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对张拉力进行测量，尺寸为 ２５ｍｍ × １２ｍｍ × ２ｍｍ，应变系数为 ２．１，量程为 ２．０％。坝袋内部流体压力
达到设定值时，临界水位下对坝袋截面形状及张拉力进行测量。
具体操作过程如下：（１）按照设计的坝袋间锚固间距，对上、下层坝袋进行螺栓压板锚固；（２）将
上、下层坝袋与充排系统、监测系统、测量系统及控制系统等连接；（ ３）下层坝袋充灌至设计压力水
头；（ ４）上层坝袋充灌至设计充气压力；（５）施加上游水位至水漫过坝顶，直至静力平衡状态；（６）采
用激光位移传感器及应变片测量坝袋横截面各位置坐标及张拉力，并记录所有应变片读数；（ ７）重复
步骤（ １）—（６），可以测量不同工况下橡胶坝截面形状及张拉力。

４ 模型验证

将数值结果与试验结果进行对比，验证数值模型的准确性。坝袋周长比 Ｌ?Ｌ＝ ０．９ 、锚固间距 Ｄ ＝
１
２
１８ｃｍ 、压力水头 Ｈ ＝ １３５ｃｍ 及临界水位 Ｈ 作用下的实测截面形状与数值结果见图 ４（ａ）。由图可
ｉ２
ｃｒ
知，数值结果和实测结果吻合良好，说明该数值模型可以准确反映坝袋受力变形特征及坝袋间接触特性。
充气压力 ｐ ＝ ６．０ｋＰａ ，压力水头 Ｈ ?Ｌ＝ ０．５０及临界水位作用下实测截面形状与数值结果见图 ４（ｂ）。由图
ｉ１ ｉ２ ２
可知，两者结果也吻合良好。增大坝袋周长比使得坝袋间接触面由近似平面转变为凸型接触，提高了
临界水位，但周长比过大会削弱坝袋间协同挡水性能。

图 ４ 实测截面与数值结果对比

坝袋周长比 Ｌ?Ｌ＝ ０．９ ，锚固间距 Ｄ?Ｌ＝ ０．０６ ，归一化张拉力见图 ５。图 ５（ａ）中实测张拉力不一
２ １ １
２
Ｌ） ＝
１ １
致呈分散性分布，但 与数 值结果 趋 势 一 致。图 ５（ａ）中 上 层 坝 袋 ＭＰ弧 段 实 测 张 拉 力 Ｔ?（ γ ｗ
０．０１０８～０．０２８４ ，平均值 ０．０２１８，数值结果 ０．０２１３；ＰＲ弧段则从 ０．０２４６增至 ０．０２８９，数值结果由

０．０２１３增至 ０．０２７３，原因是上层坝 袋相 对 于下层坝 袋 发 生 向 里 的 位 移 趋 势，静 摩 擦 方 向 为 ＲＰ，Ｐ
２
Ｌ） ＝０．０２５６～０．０２９３，平均值 ０．０２７９，数值结果 ０．０２７３。图 ５（ａ）
１
点最小，Ｒ点最大；ＲＭ 弧段 Ｔ?（ γ ｗ １
２
Ｌ） ＝０．０２７６～０．０２９５，平均值 ０．０２８６，数值结果 ０．０２８８；ＲＰ弧
２
中下层坝袋 ＮＲ弧段实测张拉力 Ｔ?（ γ ｗ １
段从 ０．０２９５增至 ０．０３６８，数值结果 ０．０２８８～０．０３４８，两者接近；ＰＱ 弧段平均值 ０．０３８７，数值结果
０．０３６８；ＱＮ弧段从 ０．０５４４降至 ０．０１１５，数值结果从 ０．０３４８降到 ０．０１７５，缘于下层坝袋存在向右的

位移趋势，静摩擦方向为 ＱＮ，Ｎ点最小，ＰＱ段最大。以上分析表明该数值模型可模拟坝袋受力变形
特性。
５ 参数分析

５．１ 上游水位 坝袋周长比 Ｌ?Ｌ＝ ０．８ ，上游水位 Ｈ与坝袋运动模式及截面形状的关系见图 ６，锚固
２ １ ｕ
位置分别为 ｘ?Ｌ＝ ０．００ 、ｘ?Ｌ＝ ０．０８ 。由图可知，增加 Ｈ，双层橡胶坝向下游侧发生移动和挤压变形；
１ １ ｕ
水位为零时坝袋间接触段不为零，坝袋间存在显著挤压作用；增加 Ｈ ，Ｍ 点由向下游一侧的牵引作
ｕ
用逐渐转变为向上游一侧的牵引作用；上层坝袋充灌介质较轻，施加 Ｈ ，坝袋很快脱离地面，压缩变
ｕ
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