拱坝(第一、二、三节)解析
河海大水利水电工程概论讲义04拱坝
第四章拱坝第一节概述一、拱坝概念拱：在竖向荷载作用下能产生水平推力的结构叫拱式结构拱坝：是一个三边嵌固在基岩上的变曲率、变厚度的多次超静定空间壳体结构二、拱坝的工作原理●拱坝是拱向上游三向固定的空间壳体挡水建筑物,它将水压力、泥沙压力的大部分通过拱的作用传到两岸岩体，而将另外的通过悬臂梁的作用传给底部基岩。
它不象重力坝那样依靠自重来维持稳定，而是由两岸岩体的支撑和砼的抗压强度来维持拱坝的稳定和安全。
●P=Pa+Pc三、工作特点1.稳定性特点2.应力特点3.拱梁作用的自行调整①拱梁系统的调整②拱圈自身调整为二次拱4.抗震性能好5.温度荷载是主要载之一6.地基变形对坝体应力影响大（2）由于拱是一推力结构，当拱坝以拱的作用为主时，坝体应力以受压为主，因此可以发挥混凝土、砖石等材料的抗压强度高的特点。
（3）拱坝是一整体的空间壳体结构，局部破坏只会导致荷载的转移和应力的重分布，而不会造成严重的失事。
因此说拱坝的安全度较高，同时基于这一原因，拱坝允许出现拉应力。
（4）厚度薄、重量轻、柔度大，抗震性好。
四、拱坝对地形地质的要求1.对地形的要求①河谷狭窄②岸坡平顺无突变③坝两端下游有足够大的岩体支撑拱坝的分类1、按高度分：高（H≥70m）、中、低（H＜30m）●2、按厚高比分：TB/H＜0.2 薄拱坝；0.2—0.35中厚拱坝；＞0.35厚拱坝或重力拱坝●3、按结构分：周边固定拱坝、周边缝拱坝、有重力墩的拱坝、空腹拱坝、铰拱坝、预应力拱坝、拱上拱拱坝、上重下拱拱坝4、按坝体曲率分：单曲拱坝；双曲拱坝5、按水平拱的形式分：圆弧拱坝，二心圆拱坝；三心圆拱坝；抛物线拱坝；椭圆拱坝；对数螺旋线拱坝；双曲线拱坝。
6、按水平拱的厚度变化分：等厚拱坝；变厚拱坝五、拱坝的发展阶段1、拱坝发展阶段1.1、拱坝建设的萌芽阶段（1854年以前）1.2、拱坝建设的起步阶段（1854－1917年）1.3、拱坝建设的成熟阶段（1917－1960年）1.4、拱坝建设的熟练阶段（1960年－至今）世界拱坝之最：已建最高拱坝：前苏联英古力拱坝H=272m,n=2.8 T/H=0.15在建最高拱坝：中国小湾拱坝H=292m,n=2.83,T/H=0.238在设计的最高拱坝：中国锦屏拱坝H=305m ,n=1.6,T/H=0.19二滩水电站是一座以发电为主的大型水力发电枢纽，它的坝型为混凝土双曲拱坝，最大坝高240米，是中国已建成的最高坝，它的高度在世界同类型坝中居第四位。
图文详解，何为拱坝？
图文详解，何为拱坝？水电站大坝有多种，根据抵抗水头压力的机制不同，可分为重力坝、拱坝与支墩坝。
本期介绍拱坝。
拱坝(Arch Dam)拱坝多建在峡谷地带，利用两岸坚固的岩石来承担拱坝传来的压力。
拱坝的坝面向上游方向凸起，可把上游坝面的水压力、风浪压力等通过拱的作用传给两岸岩体与坝底岩基，利用筑坝材料强度来承担上游水压。
与重力坝(gravity dam)相比，拱坝在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。
拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。
因此，拱坝是一种经济性和安全性都很好的坝型。
图1是拱坝的三方向视图。
左图是拱坝的侧视图，拱坝的垂直剖面也是弧形，凸起面朝向上游，坝体比起重力坝薄多了。
中间图是从下游方看拱坝，拱坝建在山谷中，两边顶住山体岩石，与拱坝接触的两边岩石称为坝肩( dam abutment)，也称拱坝的整个岩石基础为拱座。
右边图是从上方看拱坝，拱坝凸起面朝向上游，上游水压作用到坝面(蓝色箭头线)，拱坝两边对坝肩的作用(红色箭头线)。
如果拱坝是桶形，上游面与地面垂直，见图2左图，只有水平剖面呈弧形，称为单曲拱坝( single-curvature arch dam);拱坝垂直剖面也是弧形的称为双曲拱坝(double-curvature arch dam)，坝体较薄的称为双曲薄拱坝(double-curvature thin arch dam)，见图2中图，在地质坚硬，峡谷较窄的地段可建双曲薄拱坝;坝体较厚的称为双曲厚拱坝，见图2右图。
单曲拱坝与双曲厚拱坝兼有重力坝的特征，也有称之为重力拱坝( gravity arch dam)。
拱坝的发电厂房建在坝后的，采用管道引水，见图3左图;拱坝的发电厂房建在山体内的，则从上游边坡开挖隧道引水到地下厂房，再由尾水隧道排水到下游，采取哪种方式依地质地势而定。
拱坝的泄水方式同样采用坝顶溢流与坝下深孔泄洪，见图3右图。
第五章拱结构
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2 l1 4
第二章 梁、板结构
建 筑 结 构 选 型
图为两端固定梁。当梁柱结构中柱刚度比梁刚度大 很多且梁柱节点构造为刚接时，可按两端固定梁分析 梁在竖向荷载作用下的内力和变形。对于一般情况下 梁柱刚度相差不多的情况，则柱对梁的约束作用应视 作弹性支承，这时梁在竖向荷载作用下的内力和变形 介于两端固定梁和两端简支梁之间。 图为两端外伸的简支梁。由于两端外伸段负弯矩的 作用，外伸梁中间部分的最大正弯矩和挠度都将小于 相同跨度的简支梁，这一受力性能对于充分发挥材料 的作用是十分有利的，而在结构构造上也是很容易实 现的。对于受竖向均布荷载作用的情况，当外伸段的 长度时，梁内的最大正弯矩和最大负弯矩相等。
拱式结构应用广泛，形式多样。从力学计算 简图，可分成无铰拱、两铰拱和三铰拱；按应用 材料分类，有钢筋混凝土结构、钢结构、胶合木 结构、砖石砌体结构；从拱身看，有格构式和实 复式、等截面和变截面。 一、钢结构拱 钢结构拱有实腹式和格构式两种。一般采用格构 式，以节省材料，如图所示。实腹式拱可以做成 具有曲线形的外形，通常为焊接工字形截面。格 构式拱因分段后在现场进行吊装的组装，若设计 成标准单元，则可方便施工。图位北京体育馆比 赛厅，图为西安秦俑博物馆展览厅。
建 筑 结 构 选 型
建 筑 结 构 选 型
建 筑 结 构 选 型
当拱从地平面开始时，拱脚处墙体构造极不 方便，同时建筑物内部空间的利用也不好，为 此可在拱脚附近外加一排直墙，把拱包在建筑 内部，如图a所示；也可把建筑外墙收进一些， 把拱脚暴露在建筑物的外部，如图b所示；还可 以把拱脚改成立柱式，如图c所示，但这样做对
1 1 V A P1 l a1 p2 l a2 VB P a1 P2 a 2 1 l l
水工建筑物：第二章 拱坝—拱坝的荷载
第三节 拱坝的荷载及荷载组合
1 拱坝的荷载
拱坝和重力坝都是挡水建筑物，承受相同的作用荷载，但是拱坝 的结构形式和工作特点与重力坝有不同之处，各种荷载在两种坝 中的重要性是不同的。
温度荷载 地震荷载
扬压力 其它
温度荷载上升为主要荷载。 竖向分量产生的作用效应远远小于水平分量 扬压力下降为次要荷载，稳定计算中应计入。 浪压力、冰压力
第三节
1 拱坝的荷载
1.温度荷载
拱坝的荷载及荷载组合
温升效应 Δt>0
温降效应 Δt<0
第三节 拱坝的荷载及荷载组合
1 拱坝的荷载
1. 温度荷载
平均温度
线性温差
非线性温差
第三节 拱坝的荷载及荷载组合
1 拱坝的荷载
3、扬压力 在中、小型拱坝和薄拱坝的坝体应力分析中可不考虑扬压力的作用，
重力拱坝和中厚拱坝则宜考虑扬压力的作用；坝基及拱座稳定分析时， 应计及扬压力或渗透压力荷载。
第三节 拱坝的荷载及荷载组合
1 拱坝的荷载
1.温度荷载
拱坝建成并且进行封拱灌浆形成整体之后，坝体内部具有 相对稳定的温度场（即封拱温度 ）t1。在大坝运行过程中，水温 和气温发生周期性的改变，坝内温度也随之相应改变t2，由于坝 体嵌固在基岩不能自由伸缩，因此坝体内产生温度应力。
拱坝的温度荷载就是指坝体内温度 相对于封拱温度 的变化 值。Δt=t2-t1
第三节 拱坝的荷载及荷载组合
1 拱坝的荷载
1.温度荷载
在水压力和温度荷载共同引起的径向变位中，温度荷载约占 据1/3至1/2，对坝顶部分的影响更大。按拱、梁作用来分析拱坝 应力时，通常假定温度荷载由拱圈承担。
产生温度荷载的两个原因是： （1）混凝土施工过程中水化热的散发； （2）外界气温和水温的变化
拱坝设计准则
4.3.6 底流消能适用于坝体下游有软弱基岩、下游水位流 量关系较稳定的河道，或枢纽设有过船、过木或过鱼等建 筑物，而要求下游水流较平稳的情况底流消能设计应符合 下列规定: 有排冰或排漂要求时，不宜采用底流消能。 地形适宜时，消力池的前段或全段可设计成斜护坦。护坦 上是否设置辅助消能工，应结合其工作条件研究确定 。当跃前断面平均流速大于16m/s时，在消力池前段不宜 设置消力墩。 施工时残留于消力池中和尾坎下游回流范围内的石渣 、杂物等，应清除干净。 在寒冷地区，宜保持辅助消能工冬季淹没于水下。
1 冲坑深度较大或坝基存在下倾软弱构造，并可能被冲坑 切断而危及坝基稳定时，或岸坡可能被冲塌而危及拱座稳定 时，应采取有效防冲措施。
2 挑流鼻坎的体形及挑角的大小，宜通过比较确定。采用 差动式鼻坎时，应合理选择反弧半径、高低坎宽度比、高程 差及挑角差。亦可视需要在鼻坎与反弧段之间接入直线过渡 段，或在适当部位采取通气措施。
2013年4月15日
第一节 第二节
第三节 第四节 第五节 第六节
《混凝土拱坝设计规范》总则 主要术语
拱坝布置 水力设计 荷载 拱坝的应力分析
1.0.1 根据水利部1997年下达的技术标准制定、修订计划 , 水利水电规划设计管理局的水规局（1997）7号文《关于 印发水利水电勘测设计技术标准工作会议有关文件的通知 》以及SL01-97《水利水电技术标准编写规定》, 对SD14585《混凝土拱坝设计规范》进行修订。
3.2 拱坝泄洪布置
1. 拱坝泄洪布置, 应根据体形、坝高、泄洪量大小、电 站厂房位置、泄洪方式（如溢洪道、泄洪洞等）、坝址地形 2. 、地质、施工条件、施工期导流及度汛的要求等, 经 综合比较选定。 3. 常用的拱坝泄流方式有坝顶泄流、坝身孔口泄流、坝 面泄流、坝肩滑雪道泄流、坝后厂顶溢流（厂前挑流）等。 4. 拱坝坝身泄洪, 其溢流段的长度、孔数、泄流孔尺寸 5. 、位置等, 应根据泄洪量和水头大小、对坝体应力及 下游冲刷的影响与后果、枢纽运行要求, 以及对相邻建筑物 的影响等方面研究确定。
水工建筑物
水工建筑物通用性水工建筑物：挡水建筑物，泄水建筑物和引水建筑物。
第一章挡水建筑物挡水建筑物有坝、水闸、堤和海塘。
今天主要介绍坝体。
坝主要分为重力坝、拱坝、土石坝。
现在我分别从坝的概念、分类以及优缺点进行介绍。
第一节重力坝一、概念：重力坝是由钢筋混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。
坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求，同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。
二、优缺点1、优点：①相对安全可靠，耐久性好，抵抗渗漏、洪水漫溢、地震能力比较强；②设计、施工技术简单，易于机械化施工；③相对于拱坝对坝肩地质条件要求不高。
2、缺点：①坝体应力较低，材料强度不能充分发挥。
②坝体体积大，耗用水泥多；③施工期混凝土温度应力和收缩应力大，对温度控制要求高。
三、坝型分类1、按筑坝材料分类（1）砌石重力坝。
用石块和水泥砂浆或细骨料混凝土砌筑而成。
(2)混凝土重力坝。
用普通坍落度较大的常态混凝土（坍落度3—5cm）分块分层振动捣实建成。
（3）RCC重力坝（碾压式混凝土重力坝）。
用无坍落度混凝土，通仓分层铺填，振动压实建成。
2、按结构型式（1）实体重力坝。
坝内除廊道和较小空洞外，全部由筑坝材料填充，一般纵向每隔12—20m设有横向伸缩缝，将坝分成若干坝段。
（2）宽缝重力坝。
各坝段两侧的横缝内部拓宽成空的“宽缝”。
可以降低扬压力，减少工程量，但施工较实体重力坝复杂。
（3）空腹重力坝。
在实体重力坝内沿纵向开设较大的贯通的空洞，既可降低扬压力，也可将空洞作为发电厂房只用。
筑坝材料的强度能进一步得到利用，但坝内局部应力较大，需要配臵一定钢筋，施工也较复杂。
（4）框格重力坝。
坝体由纵、横向混凝土或砌石隔墙组成许多框格，框内填以砂石料构成，也称“硬壳坝”。
（5）预应力重力坝。
在实体重力坝上用锚入基岩内的垂直高强度钢索对坝施加预应力，用以代替一部分坝体自重，减少工程量。
第三章 挡水建筑物( 拱坝+支墩坝)
§3 拱坝（Arch Dam）
-9-
1936年，美国人建设了当时世界上最高的拱坝Hoover（胡佛）拱坝， 坝高221m，底厚201m，座跨科罗拉多河。
§3 拱坝（Arch Dam）
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§3 拱坝（Arch Dam）
-11-
中国第一座拱坝建造于1927年，福建厦门的上里浆砌石拱坝， 坝高27m。但旧中国的拱坝建设极为缓慢，至1949年，我国仅 修建了2座15m以上的砌石拱坝。
T2(
7) 23z
6) 3z 3( T3z2- T3( 5) 4) 223z 3z 3( T 3) 3( T3( T 1) 2( 22) T2( 2T 3z 28) 3z 7)2( 2( 3z 2- T 2- T 2( 6) 3z 5)2( T 3z 2- T 2- 3) 3z 4) 23z 23z 3z
§3 拱坝（Arch Dam）
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主要趋向:
①对坝址地形地质条件有所降低； ②厚度减薄，允许应力逐渐加大； ③坝顶溢流，坝身开孔，q加大； ④在较强地震地区可建拱坝； ⑤计算理论、计算方法的发展可进行优化设计； ⑥对材料特性（坝体坝基）由线性→非线性； ⑦碾压砼拱坝
§3 拱坝（Arch Dam）
锦屏一级水电站是雅砻江下游河段的控制性水库工程，主要任务是发 电，兼调洪和拦沙作用，是川电外送的主要电源点之一。装机容量3600MW， 多年平均年发电量174亿kW· h。总库容77.7亿m3，调节库容49.1亿m3，属年 调节水库。 工程特点：地质条件复杂，双曲拱坝高305m，将是世界第一高拱坝。
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在平面上呈喇叭口状
河谷狭窄(V、U形河谷)，岸坡平顺无突变
§3 拱坝（Arch Dam）
建筑结构选型 专题二拱
a-尖拱与半圆拱
b- 尖拱的灵活性 c-尖券肋形拱 d-尖券帆拱与拜占庭帆拱
巴黎圣母院
2.现代的拱结构
（1）与古代拱结构的区别在于
拱轴的线形 , 如采用抛物线拱 ; 材料的广泛使用 , 如砖, 石, 混凝土, 预应力混凝土, 钢管混凝土, 木 材与钢材(桁架拱); 拱身构造的多样化; 拱脚推力 的合理处理方法。而所有这些都建立在拱结构理 论之上, 即现代拱结构是在结构理论的科学指导下 设计产生的. （2）现代拱结构应用展示
(1) 中国的圆弧拱(Segmental Arch)
赵州安济桥，又称赵州桥
赵州桥， 又名安济桥(宋哲宗赐名,意为"安渡济民 ")，位于河北赵县洨河上，它是世界上现存最早、 保存最好的巨大石拱桥。被誉为“华北四宝之 一”。建于隋大业(公元605-618)年间。桥长 64.40米，跨径37.02米，券高7.23米，是当今世 界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。 因桥两端肩部各有二个小孔，不是实的，故称敞 肩型，这是世界造桥史的一个创造（没有小拱的 称为满肩或实肩型）。
专题二——拱结构选型设计
拱是最富情绪的构件。它充满可 能性及展望，并富有创造力。 ——路易士.沙利文 拱是一组欲掉落的曲线。 ——安迪卢尼
里本拱有15米长，现在其最狭处仅6厘米宽、30厘米厚
赵州安济桥，又称赵州桥
北京宛平卢沟桥
无锡卫东双曲拱桥
中承式钢桁架拱桥
世界第一拱桥——重庆朝天门长江大桥
为适应楼屋盖“面”的需要，把平面拱的宽度延伸扩 展，形成了筒拱(Barrel Vault)。筒拱支于承重墙上，为改 善其下空间的封闭状况，消除墙的障碍，扩大内部空间， 可用大拱支承筒拱。筒拱带来三个主要缺点：一是中厅因 之失去侧高窗，使厅内过于昏暗。二是侧廊因而空间高大， 需要设置楼层。三是上部结构(筒拱)的连续性与下部结构 (柱墩)的间隔性缺乏合理的配合。
3.1拱坝概述
国 内 拱 坝 建 设
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响洪甸拱坝位于淮河支流西淠河上，属于响洪甸镇，是我国自行设计和
施工的第一座等半径同圆心混凝土重力拱坝，1956年4月开工建设， 1958年7月竣工。最大坝高87.5米。
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•4、拱坝建设的熟练阶段（1960年－至今）
标志： 1960 年，建成的意大利瓦依昂
（Vaiont）拱坝（H=262m）。
另选其他坝型。
龙羊峡水电站
•三、拱坝的形式 •（１）按厚高比分
拱坝的型式 薄拱坝 中厚拱坝 厚拱坝 厚高比
TB H 0.2
0.2 TB H 0.35
TB H 0.35
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•（2）按坝体形态分
•按照拱坝的拱弧半径和拱中心角，可将拱坝分为：
单曲拱坝（single－curvature arch dam） 双曲拱坝（double－curvature arch dam）
等外半径变内中心角拱坝
对于底部狭窄的“V”字形河谷适用。此时，各层拱圈自拱冠向拱端逐渐变厚
。
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•双曲拱坝（double－curvature arch dam）
•定义：在水平和铅直截面上都呈拱形。
双曲拱坝（double－curvature arch dam）
特点：悬臂梁兼有垂直拱的作用，对降低 坝体拉应力有利。在水压力作用下，双曲 拱坝中部垂直梁的应力是上游面受压，下 游面受拉，与自重产生的梁应力相反，可 相互抵消
特点：水平截面为拱形，但未真正利用拱结构的优点，似拱坝结构。 贡献：为发展积累了经验。 举例：意大利的高桥（Ponte Alto）拱坝。
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• • • • • • • • • • • •
03-讲义：4.3 三铰拱的合理拱轴线和压力线
第三节 三铰拱的合理轴线拱在荷载作用下，各截面上一般将产生三个内力，即弯矩、剪力和轴力。
其中，弯矩和剪力值较小，轴力较大，受力趋于合理。
若针对某种荷载作用下调整拱轴线的形状，使拱截面上弯矩为零（剪力也为零），则截面仅受轴力作用，拱处于均匀受压的状态。
从理论上来说，设计成这样的拱是最经济的。
将某种荷载作用下拱所有截面上弯矩为零时的拱轴线，称为合理拱轴线。
合理拱轴随荷载的变化而改变，荷载一定时，从理论上可求出其对应的合理拱轴线。
比如，对承受竖向荷载作用的三铰平拱，拱上任一x 截面处弯矩()M x 可表示为：0()()H M x M x F y =-当拱轴为合理拱轴时，根据合理拱轴的定义，有：0)()(0=-=y F x M x M H由此得：HF x M y )(0= (4-13) 式(4-13)即为竖向荷载作用下三铰平拱合理拱轴表达式。
由此可知，在竖向荷载作用下三铰平拱合理轴线的纵坐标y 与相应简支梁弯矩图的竖标0M 成比例。
当拱上所受荷载已知时，只需将相应简支梁的弯矩方程0()M x 除以推力H F 值，便可得到合理拱轴。
但应注意，合理拱轴线只是针对某一确定的固定荷载而言，当荷载布置改变时，合理拱轴形式亦会相应地改变。
下面讨论几种常见荷载作用下的合理拱轴线。
【例4-2】确定图4-9(a)所示三铰平拱在满跨竖向均布荷载q 作用下的合理轴线，已知拱跨度为l 。
图4-9 例4-2图（a ）三铰平拱承受满跨均布荷载作用 （b ）相应简支梁【解】建立如图4-9(a)所示的坐标系，与拱相应的简支梁如图4-9(b)所示。
求得支座反力如下：02AV AV ql F F ==，02BV BV ql F F == 028C AH BH H M ql F F F f f==== 相应简支梁中任一x 截面的弯矩方程为：2()22ql qx M x x =-根据式(4-13)，可得到拱的合理轴线方程为：0()HM x y F ==222422()8ql qx x f x l x ql l f-=- 由此可见，在竖向满跨均布荷载作用下，三铰平拱的合理轴线为二次抛物线。
拱坝总结范文
拱坝总结1. 引言拱坝是一种常见的水利工程结构，其作用是通过弯曲的形状来承载水压力并将其转移到坝体周围的地基上，以保持坝体的稳定。
拱坝是一项复杂的工程，涉及到结构设计、材料选择、施工工艺等多个方面。
本文将对拱坝进行综合总结，包括拱坝的基本原理、常见的拱坝类型、设计要点以及施工过程。
2. 拱坝的基本原理拱坝的基本原理是利用坝体本身的重力以及水压力，通过合理的形状将水压力转移到地基上。
拱坝的弯曲形状可以使得水压力以弧线的形式传递到坝体两侧，从而减小了坝体的受力面积，提高了坝体的稳定性。
3. 常见的拱坝类型3.1 重力拱坝重力拱坝是最常见的拱坝类型之一，其主要通过坝体本身的重力来抵抗水压力。
重力拱坝一般由混凝土或石块组成，重力坝不需要任何辅助结构来支撑自身重量。
重力拱坝的主要优点是坚固稳定，但是由于材料和施工要求较高，造价较高。
3.2 弧形拱坝弧形拱坝是一种采用弯曲形状的拱坝，其形状类似于一个弯曲的凸面。
弧形拱坝可以减小坝体受力面积，提高坝体的稳定性。
弧形拱坝一般由钢筋混凝土构成，具有较高的抗压和抗弯强度。
3.3 重力-拱形组合结构重力-拱形组合结构是一种将重力坝和拱形坝的优点结合起来的拱坝类型。
该结构采用重力坝的形式作为坝腹，然后在上部加上弧形的坝拱。
这种组合结构既保留了重力坝的稳定性，又提高了整体的强度和稳定性。
4. 拱坝的设计要点拱坝的设计要点包括以下几个方面：4.1 坝体形状合理的拱形设计是拱坝成功的关键。
拱形的高度和曲线半径需要根据具体的工程要求和地质条件进行确定。
正确定义拱形的形状可以提高拱坝的稳定性和坝体的抗压能力。
4.2 坝体材料拱坝的材料选择对工程的安全性和经济性有着重要影响。
常见的拱坝材料包括混凝土、钢筋混凝土、石块等。
根据具体的工程要求和地质条件，选择合适的材料可以提高拱坝的稳定性和寿命。
4.3 坝基处理坝基的处理对拱坝的安全性和稳定性有着重要影响。
坝基处理包括地质勘探、土质分析、地基改良等工作。
3(1).拱坝(第一、二、三节)解析
拱坝的布置
2、拱圈半径： 由几何条件确定 3、拱厚：坝顶厚度，坝底厚度，具体见拱冠梁的尺寸
二．拱冠梁的形式和尺寸
1、剖面尺寸的拟定 坝顶高程的确定； 坝顶厚度TC按工程规模、运用和交通要求确定， 如无交通要求，一般采用3～5m； 坝底厚度TB是表征拱坝厚薄的一项控制数据。
拱坝的布置
《水工设计手册》建议的公式。
计正常温降、自重等…….
水库死水位或运行最低水位及相应尾水位时的
静水压力和设计正常温升、自重等…….
其他常遇的不利组合
拱坝的荷载组合
特殊组合：
校核洪水位及相应尾水位的静水压力和设计正常
温升、自重等…….
正常蓄水位及相应尾水位的静水压力和设计正
常温降、自重等与地震荷载。
其他稀遇的不利组合
第三节
拱坝：全径向或者半径向
布置步骤
（1）画出可利用基岩面等高线地形图。 （2）在地形图上，将顶拱轴线绘在透明纸上，尽量使拱轴线 与基岩等高线在拱端处的夹角不小于30°，并使两端夹 角大致相同。 （3）初拟拱冠梁剖面尺寸，自坝顶往下，一般选取5～10道拱 圈，绘制各层拱圈平面图。
坝肩稳定条件和工程量考虑
※从坝肩稳定考虑，过大 的中心角将使拱端内弧面 切线与岩面等高线的夹角 减小，对坝肩稳定不利。 ※中心角过大，拱圈弧长 增加，工程量增加。
2φA 2φA
结论
应力条件相同时，拱中心角愈大，拱圈厚度T愈小，
愈经济。拱圈体积最小时的中心角2φA=133°34′。 拱厚T一定时，拱中心角愈大，拱端应力条件愈好。 采用较大中心角比较有利，但选用很大的中心角将很 难满足坝肩稳定的要求，也会引起拱圈弧长增加，抵 消了一部分由减小拱厚所节省的工程量。 从有利于坝肩稳定考虑，要求拱端内弧面切线与可 利用岩面等高线的夹角不得小于30°。 一般情况下顶拱中心角采用实际可行的最大值，常 采用90°～110°；往下拱圈的中心角逐渐减小。底 拱中心角在50°～80°之间选取。
水利工程概论学习心得
水利工程概论学习心得水利工程概论学习心得虽然本门课程是考察课，但我个人认为这门课对我们非常重要。
对于我们今后学习水利方面的课程有着很好的帮助。
通过这个学期对本门课程的学习，我知道了这门课程结合最新的水利水电设计、施工、管理规范等技术要求，以讲解工程的型式、特点、结构、构造和适用条件为主要目的，并尽量介绍目前水利工程设计、施工等方面的新技术、新材料，新方法的应用情况。
本课程一共被分为八个部分，第一部分是绪论：要介绍水利工程方面的基本术语及基本概念，第一章共有三节，第一节适水资源与水利工程，主要介绍了水与水资源，其水资源的概念尤其重要，之中有水资源的特性，我国水资源的特性。
我国水资源相对缺乏，时空分布严重不均，水资源分布与耕地人空的严重失调，水质污染和水土流失严重。
第二节是水利工程的建设与发展，主要描述了我国古代水利建设、现代水利建设及我国水利事业的发展前景。
第三届是水利工程建设程序及管理，我们主要学习的是水利工程建设程序，水利工程建设的管理。
第二部分是水利工程基本知识：有四节。
第一节介绍的是流域和河流的概念。
第二节说的是降水与径流，水利工程的许多方面与这节密不可分，比较重要的是流域平均降雨量的计算，其中包括算术平均法、垂直平均法(泰勒多边形法)和等雨量线法。
第三节是径流调节，其中最重要的是水库特征水位与库容示意图。
第四节是利枢纽及水利工程。
第三部分我们学习的事水库枢纽工程：一节是重力坝，我从中掌握了重力坝的类型及工作原理、扬压力的计算，重力坝的地基处理和坝基的防渗处理也很重要。
从第二节我了解了拱坝的工作原理，第三节说的是土石坝枢纽工程，重点是土石坝的工作原理、特点和渗流计算、水工隧洞。
第四部分是电站与水泵站：第一节是水开发方式与水电站类型，第二节是水电站的主要机电设备，第三节是水电站建筑物，我学习到了压力管道的路线选择，第四节时水电站厂区枢纽，第五节是水泵的类型与特点，第六节是水泵站建筑物。
第五部分是水土保持与河道工程：第一节是水土保持工程，我学习到了水土流失现象的严重性和水土保持的重要性，第二节是堤防工程，第三节是河道整治工程。
拱坝名词解释
拱坝名词解释拱坝啊，就像是大地怀里抱着的一个超级大弧形玩具。
你可以把大地想象成一个超级巨人，拱坝就是他精心打造的一个独特造型的小玩意儿。
它可不是一般的建筑，那形状就像一道弯弯的彩虹突然决定在两山之间扎了根。
如果说山是两个严肃的卫士，拱坝就像是它们之间系着的一个巨大的、坚固的腰带，而且这个腰带还特别有艺术感，不是那种普普通通的布条子腰带。
拱坝的曲线就像美女的小蛮腰，只不过这个小蛮腰超级巨大，而且坚韧无比。
它把两边的山紧紧地拉住，就像两个小伙伴手拉手，坚决不让水流这个调皮的小坏蛋随便乱跑。
这拱坝在水利工程里那可是个大明星。
要是普通的大坝是个规规矩矩的好学生，那拱坝就是个充满创意的艺术家。
普通大坝站得直直的，拱坝却弯弯的，像是在做一个超级酷炫的舞蹈动作，而且这个动作还特别有用。
从远处看，拱坝就像一个巨大的贝壳趴在两山之间。
如果有小鸟飞过，估计会以为这是大地专门给它们打造的一个超级巨大的鸟巢呢，只不过这个鸟巢里住的不是小鸟，而是源源不断的水。
拱坝的抗压能力那也是强得离谱。
就好比你有一个超级大力士朋友，你怎么使劲儿压他，他都纹丝不动。
拱坝面对水压的时候，就像这个超级大力士，水压再大，它都能轻松应对，就像在说：“哼，你这点压力，对我来说就像挠痒痒。
”建造拱坝就像是在两山之间搭建一个超级坚固的弧形桥梁，只不过这个桥梁不是让人走的，而是让水乖乖听话的。
它把水的力量分散开来，就像一个聪明的魔法师把一个大麻烦分解成了无数个小麻烦，然后轻松解决。
它就像一个沉默的守护者，不管白天黑夜，不管刮风下雨，就静静地在那里，守着一方水土。
如果把河流比作一个到处撒欢的孩子，拱坝就是那个给孩子设定界限的家长，让孩子在安全的范围内玩耍。
而且拱坝还很有美感呢。
在阳光的照耀下，它就像一颗巨大的、闪闪发光的宝石镶嵌在山水之间。
如果周围有云雾缭绕，那拱坝就像是从仙境里冒出来的神秘建筑，仿佛是神仙们建造来储存仙水的。
总之呢，拱坝是一个集实用、坚固、美观于一身的神奇建筑，在水利的世界里扮演着独一无二的角色。
中国石拱桥的课堂笔记
中国石拱桥的课堂笔记一、文学常识1. 作者- 茅以升，字唐臣，江苏镇江人。
中国桥梁学家、教育家。
他主持修建了中国人自己设计并建造的第一座现代化大型桥梁——钱塘江大桥；新中国成立后，他又参与设计了武汉长江大桥等。
2. 文体- 说明文。
以说明为主要表达方式，介绍事物的形状、构造、性质、特点、功能等，或阐明事理，目的在于给人以知识。
二、字词积累1. 字音- 弧（hú）形：圆周的任意一段。
- 拱（gǒng）桥：中部高起、桥洞呈弧形的桥。
- 洨（xiáo）河：在河北南部。
- 陡（dǒu）坡：坡度很大的坡。
- 和谐（xié）：配合得适当。
- 饮涧（jiàn）：在山涧中饮水。
- 桥墩（dūn）：桥梁下面的墩子，起承重作用。
- 张鷟（zhuó）：唐代文学家。
2. 字形- “弧”与“孤”：“弧”是弧形，“孤”是孤独，二者易混淆。
- “墩”：注意右边是“敦”，不要少写笔画。
3. 词语释义- 巧妙绝伦：伦，类，辈；绝伦，独一无二。
灵巧高明，无与伦比。
- 惟妙惟肖：形容描写或模仿得非常逼真、传神。
肖，相似。
三、文章结构1. 总述石拱桥的特点（1 - 2段）- 第1段- 以石拱桥的桥洞为切入点，说明石拱桥的外形特点是“桥洞成弧形，就像虹”。
- 用比喻的手法，把石拱桥比作虹，既形象地写出了石拱桥的外形美，又引出了下文对石拱桥的介绍。
- 第2段- 概括石拱桥的特点：历史悠久、形式优美、结构坚固。
- 这三个特点的顺序不能调换。
“形式优美”是石拱桥给人的直观感受，“结构坚固”是石拱桥的实用价值，“历史悠久”则体现了石拱桥的历史文化价值。
先写外观，再写内在结构，最后写历史，符合人们认识事物的规律。
2. 中国石拱桥的状况（3 - 9段）- 古代中国石拱桥（3 - 8段）- 赵州桥（4 - 5段）- 位置：在河北省赵县的洨河上。
- 建造时间：大约建成于公元605年左右。
- 特点：- 全桥只有一个大拱，长达37.4米，在当时可算是世界上最长的石拱。
中国石拱桥课文解析及原文
中国石拱桥课文解析及原文（实用版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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水木建筑物教学之拱坝
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9、
。上 午9时17 分26秒 上午9 时17分0 9:17:26 20.10.2 5
• 10、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值 钱。10/25/2020 9:17:26 AM09:17:262020/10/25
• 11、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由 信心跨出第一步。10/25/2020 9:17 AM10/25/2020 9:17
采用坝顶泄洪，溢流段长91.3m，设8 扇弧形闸门，每扇10m宽，高5.1m， 底坎高程176m。
湖南东江拱坝
四川二滩拱坝
凤滩拱坝
普定碾压混凝土拱坝
每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成
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1、
功的路 。20.10.2520.10.25Sunday, October 25, 2020
（2）空间整体作用的特点:
拱坝四周嵌固于基岩，属于高次超静定 结构，当发生超载或产生局部裂缝时， 坝体拱梁作用自行调整，坝体的应力将 重新分配，原来低应力区的应力增大， 高应力不再增长，裂缝停止发展甚至闭 合。根据国内外拱坝结构模型实验成果 表明，拱坝的超载能力可达到设计荷载 的5～11倍。
实例：意大利瓦依昂（Vajont）双曲拱坝， 1961年建成，坝顶长190.5m，顶宽3.4m，底 宽22.7m，最大坝高265.5m，是当时世界上最 高的混凝土薄拱坝。1963年10月9日晚，由于连 续降雨，水库水位上涨，左岸靠坝的上游发生大 体积岩石滑坡，近3亿m3的滑坡体以40 m/s的 速度滑入水库并冲上右岸，掀起150m高的涌浪， 涌浪溢过坝顶，冲向下游，致使2600人丧生， 但拱坝并未破坏，仅在坝肩附近的坝内发生二、 三条裂缝。据估算，拱坝当时已承受住相当于8 倍设计荷载的作用力，由此可见该拱坝的超载能 力。
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第三节 拱坝的布置
拱坝的设计步骤
拱坝平 面布置
坝体应力、坝 安全 肩稳定分析 与否
修改
最终布 细部 置图 构造
设计图
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拱坝的布置
拱坝布置的基本内容:
根据地形、地质、水文及施工条件,选择坝型,选定平面 布置形式;初拟坝体剖面基本尺寸、坝体的平面布置等, 定各高程拱圈半径、中心角、拱厚等参数。
2 sinA 2
2lp T
(2p)sinA
可见对于一定的河谷,拱圈中心角越大,拱圈厚度越小
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拱坝的布置
➢体积最小时（最优中心角）
V
2
360
2 A RT
2
360
2 A
l
sinA
( 2
2lp
p)sinA
8l 2pA 360(2 p ) sin2 A
VV(A)
dV 0 d
演算可 2A解 1得 3033'4
分配。
※其他荷载的计算同重力坝的计算办法
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2．自重
拱坝的荷载
坝块自重G可按辛普森公式计算:
G1 6cZ(A14AmA2)
荷载的分配:全部自重应由悬臂梁承担。
3．扬压力 拱坝坝体一般较薄,对薄拱坝通常可忽略不计。对 于中厚拱坝和厚拱坝需要计算。 在拱坝的稳定分析中必须考虑扬压力的作用。
拱坝布置的原则是:
在满足坝体应力和坝肩稳 定的前提下,尽可能地使 工程量最省,造价最低、 安全度高和耐久性好。
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拱坝的布置
一、拱圈参数的选择
拱圈形状的主要参数:中 心角、半径、厚度。 1. 拱圈中心角
PRud2Nsind2 d d
sin 22
pR uNT
T pR u
Ru
RT l T
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温度荷载的计算
拱坝的荷载
等效线性温差
坝体温度 均匀温度变化
非线性温度变化
t1
57.57 T 2.44
47 t1 T 3 39
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拱坝的荷载组合
三．拱坝的荷载组合
重力坝的基本荷载和特殊荷载划分也适用于拱 坝,只是在基本荷载中还应列入温度荷载。
基本组合:
➢正常蓄水位及相应尾水位的静水压力和设
计正常温降、自重等…….
➢水库死水位或运行最低水位及相应尾水位时的
静水压力和设计正常温升、自重等…….
➢其他常遇的不利组合
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拱坝的荷载组合
特殊组合:
➢校核洪水位及相应尾水位的静水压力和设计正常
温升、自重等…….
➢正常蓄水位及相应尾水位的静水压力和设计正
常温降、自重等与地震荷载。
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拱坝的荷载 温降荷载:坝体温度低于封拱温度时的温度变化值。
温降作用
水压力作用
当坝体温度低于封拱温度时,拱圈将缩短并向下游变位, 由此产生的弯矩、剪力及位移的方向都与库水压力作用 下所产生的弯矩、剪力及位移的方向相同，但轴力方向 相反。
封拱时温度愈低,温降越小,建成后愈有利于 降低坝体拉应力。
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第二节 拱坝的荷载及组合
一、拱坝的设计荷载
1.一般荷载的特点 水平径向荷载 静水压力、泥沙压力、浪压力及冰压力。
水平径向静水压力的计算为：p wh
将p转化为拱轴线上的压力强度p’时，则p /
pR u R
静水压力是坝体上的主要荷载,由拱、梁系统共同
承担,可通过拱梁分载法来确定拱系和梁系上的荷载
水工建筑物之
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第一节 概述
认识拱坝
拱坝是一空间壳体结构,坝体结构可近似看作由一系列凸向 上游的水平拱圈和一系列竖向悬臂梁所组成。拱坝两岸的 岩体部分称作拱座或坝肩;拱坝最大的梁称拱冠梁。
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一、拱坝的特点
结构特点和受力特点 拱与梁的共同作用 稳定特点 稳定性主要依靠两岸坝肩的反力作用
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拱坝的荷载 温升荷载:坝体温度高于封拱温度时的温度变化值。
温升作用
水压力作用
当坝体温度高于封拱温度时,称温升,拱圈将伸长并向上游 变位，由此产生的弯矩、剪力和位移的方向与库水压力 所产生的方向相反，但轴力方向则相同。
一般情况下,温降对坝体应力不利;温升将使拱 端推力加大,对坝肩稳定不利。
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拱坝的荷载
二、温度荷载 温度荷载是拱坝设计的主要荷载。 封拱温度 拱坝系分块浇筑,经充分冷却,当坝体温度逐渐降至 相对稳定值时，进行封拱灌浆，形成整体。在封拱 时的坝体温度称作封拱温度。
!拱坝封拱一般选在气温为年平均气温或略低于 年平均气温时进行!
温度荷载是指拱坝形成整体后,坝体温度相对于封 拱温度的变化值。
(Ｔ/H<0.2～0.35); L/H=3～4.5:宽河谷中多修建重力拱坝(Ｔ/H>0.35) ； L/H＞4.5:宽浅河谷中,只宜修建重力坝或拱形重力坝。
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二、拱坝对地形和地质条件的要求
➢左右对称的V形河谷最适宜发挥拱的作用,靠近底部水压
强度最大,但拱跨短，因而底拱厚度仍可较薄;U形河谷靠近 底部拱的作用显著降低，大部分荷载由梁的作用来承担， 故厚度较大，梯型河谷的情况则介于这两者之间。
河谷形状对荷载分配和坝体剖面的影响
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二、拱坝对地形和地质条件的要求
2.对地质的要求
基岩均匀单一、完整 稳定、强度高、刚度 大、透水性小和耐风 化等。两岸坝肩的基 岩必须能承受由拱端 传来的巨大推力、保 持稳定并不产生较大 的变形。
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三、拱坝的类型
按坝体体形分为: 单曲拱坝 双曲拱坝
内力特点 承受轴向压力,有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度;拱 梁所承受的荷载可相互调整, 超载能力高。
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一、拱坝的特点
荷载特点 考虑基岩变形,并将温度荷载作为一项主要荷载。
性能特点
抗震性能好
泄洪特点
拱坝坝身可以泄水
设计和施工特点
几何形状复杂,施工难度大
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二、拱坝对地形和地质条件的要求
1.对地形的要求
理想的地形是左右 两岸对称,岸坡平顺 无突变,在平面上向 下游收缩的峡谷段。 坝端下游侧要有足 够的岩体支承，以 保证坝体的稳定。
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二、拱坝对地形和地质条件的要求
坝址处河谷形状特征用河谷“宽高比”L/H及河 谷的断面形状两个指标来表示。
➢据工程经验:
L/H<1.5:窄深河谷中可修建薄拱坝（Ｔ/H<0.2）; L/H=2～3:中等宽度河谷中可修建中厚拱坝