第十章拱坝解剖

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拱坝的概述

拱坝的特点1拱坝坝址的地形和地质条件243拱坝的发展概况拱坝的形式4一、拱坝的特点拱坝的定义定义：拱坝是一空间壳体结构，坝体结构是由一系列凸向上游的水平拱圈和一系列竖向悬臂梁组成。

拱坝坝体结构既有拱作用又有梁作用，具有双向传递荷载的特点。

所承受的水平荷载一部分由拱的作用传至两岸岩体，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩，如图所示。

拱座和拱冠梁拱坝的拱圈着力点坐落的两岸岩体部分称作拱座或坝肩；位于基岩最深处水平拱圈拱顶处的悬臂梁称作拱冠梁。

拱坝的特点•拱坝的结构：•拱坝的受力：•拱坝的稳定：-6-①拱梁系统的调整②拱圈自身调整为二次拱Ø 结构受力条件好,材料强度可以充分发挥；Ø 超载能力大，安全度高；Ø 抗震性能好；Ø 温度、地基变形是主要荷载；Ø 对地质、地形条件要求高；Ø 拱坝坝身单薄，体形复杂，设计和施工的难度较大Ø在泄洪方面，拱坝不仅可以在坝顶安全溢流，而且可以在坝身开设大孔口泄水。

二、拱坝坝址的地形和地质条件一、对地形的要求（一）地形条件影响因素：拱坝的结构形式、工程布置以及经济性的主要因素。

（二）坝址处河谷形状特征指标：通常用河谷“宽高比”及“河谷断面形状”表示。

1.宽高比与厚高比宽高比：指拱坝基础开挖后对应坝顶高程处的河谷的宽度L与最大坝高H的比值。

厚高比：坝底最大厚度T与最大坝高H的比值，即T/H，用其表示拱坝薄厚程度。

宽高比的影响：L/H值小，说明河谷深窄，水平拱圈跨度较短，拱的刚度较大，受力大部分传给两岸，坝体较薄;L/H值较大时，坝体较厚。

L/H＜2的深窄河谷中可建薄拱坝；L/H=2～3的中等宽度河谷可修建中厚拱坝；L/H>3～4.5的宽河谷多修建厚拱坝；L/H>4.5的宽浅河谷，宜建重力坝或拱形重力坝。

2.河谷断面形状V形，最适宜发挥拱的作用；河谷断面形状 U形，大部分荷载由梁作用承担；梯形，介于两者之间。

拱坝

拱坝
一、拱坝的特点及类型拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，拱冠剖面呈竖直的或向上游弯曲。坝体结构是由水平的拱圈和竖向的悬臂梁共同组成。拱坝所承受的水平荷载一部分通过水平拱的作用传给两岸的基岩，另一部分通过竖向的悬臂梁的作用传到坝底基岩，如图4-1所示。
图4-1 拱坝平面及剖面示意图
（2）按拱坝曲率分类可分类：
形）。
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
拱坝是一个整体的空间壳体结构，坝体轻韧而富有弹性。当基础及坝肩岩体稳定时，其抗震能力较强。
（4）荷载特点: 对于拱坝，温度荷载是
主要荷载之一。拱坝周边固接于基岩上，温度变化及地基变形等对坝体应力有显著影响。据实测资料分析表明，由温度变化引起的径向位移，约占总位移的1/3～2/3。
（5）坝身泄流及施工较为复杂
（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。
（3）拱坝具有较高的抗震能力:
拱坝坝身较为单薄，坝身溢流可能引起坝身及闸门振动，致使材料疲劳；坝身下泄水流具有向心集中作用，挑距不远，易于造成对河床及河岸冲刷；坝身开设泄水孔会破坏拱坝作用并使孔口周边应力复杂。
2．拱坝的类型
（1）按拱坝的厚高比分类：

拱坝的厚高比(TB/H）小于0.2为薄拱坝；厚高比在0.2～0.35之间的为中厚拱坝。厚高比大于0.35的为厚拱坝；

生活中的拱坝原理应用

生活中的拱坝原理应用1. 引言拱坝是一种常见的工程结构，它在生活中有广泛的应用。

本文将介绍拱坝的基本原理，以及在生活中的应用场景。

2. 拱坝的原理拱坝是一种承受力通过压力传递的结构，其主要原理基于以下几个方面：• 2.1 弧线形状：拱坝的形状通常是一条连续的弧线，这使得力在结构中的传递更加均匀和稳定。

• 2.2 压力分布：拱坝受到的水压会通过弧形结构均匀分布到构架上，从而减小了个别部分的受力，增强了整体结构的稳定性。

• 2.3 受力转移：拱坝的受力会通过弧形结构转移到坝基，然后再转移到地基上，最终通过地基向周围的土地传递。

3. 生活中的拱坝应用3.1 桥梁拱坝的原理在桥梁工程中得到广泛应用。

一些著名的拱桥如英国的伦敦塔桥、法国的亚眠大桥等，都通过拱形结构来承受桥梁的重量和外力。

拱桥的拱形结构不仅美观，而且能够通过拱的力传递特性来支撑桥面和分散荷载，从而使桥梁更加稳定。

3.2 地下仓库在建设地下仓库时，拱坝原理也能够得到应用。

由于地下仓库需要承受地上建筑物的重量，因此采用拱形结构可以更有效地分散重力，并将压力传递到地基上。

这种结构设计不仅可以提高地下仓库的稳定性，还能够减少地下仓库的建设成本。

3.3 水坝拱坝也广泛应用于水坝的建设。

当水坝需要承受大量水压时，采用拱形结构可以将水压均匀地传递到坝基和地基上，从而增强水坝的稳定性。

世界上很多著名的水坝，如中国的三峡大坝、美国的胡佛大坝等，都采用了拱坝的设计。

3.4 屋顶结构在建设大型建筑物的屋顶结构时，拱坝原理也得到了应用。

通过使用拱形结构，可以将屋顶的重力和外力传递到建筑物的柱子和地基上。

这样的设计不仅可以减少柱子的数量，增加空间的使用效率，而且能够提高建筑物的稳定性。

4. 结论拱坝是一种常见的工程结构，其原理在生活中的应用非常广泛。

无论是桥梁、地下仓库、水坝还是屋顶结构，拱坝的设计都能够提高结构的稳定性和承载能力。

因此，在未来的工程设计中，我们可以继续利用拱坝原理，创造更加稳固和高效的结构。

拱坝的分析方法

拱坝的分析方法拱坝是一个空间弹性壳体，其几何形状和边界条件都很复杂，难以用严格的理论计算求解拱坝坝体应力状态。

在工程设计中，常作一些必要的假定和简化，使计算成果能满足工程需要。

拱坝应力分析的常用方法有圆筒法、纯拱法、拱梁分载法、壳体理论计算方法、有限单元法和结构模型试验法等。

(1)纯拱法：假定拱坝由许多互不影响的独立水平拱圈组成，不考虑梁的作用，荷载全部由拱圈承担。

计算简单，但结果偏大，尤其对厚拱坝。

对薄拱坝和小型工程较为适用。

(2) 拱梁分载法：假定拱坝由许多层水平拱圈和铅直悬臂梁组成，荷载由拱梁共同承担，按拱、梁相交点变位一致的条件将荷载分配到拱、梁两个系统上。

梁是静定结构，其应力容易计算；拱的应力则按弹性固端拱进行，计算结果较为合理，但计算量大，需借助计算机，适于大、中型拱坝。

(3)拱冠梁法：最简单的拱梁分载法，可采用拱冠梁作为所有悬臂梁的代表与许多拱圈组成拱梁系统，按拱、梁交点径向线变位一致的条件来建立变形协调方程, 并进行荷载分配, 可大大减少工作量。

(4)壳体理论计算方法：采用壳体理论计算拱坝应力的近似方法，早在30年代就由P托克尔提出。

由于坝体形状和几何尺度的变化以及边界条件的复杂性，使这一方法受到很大限制。

近年来由于计算机技术的发展，使这一方法取得了新进展。

网格法就是应用有限差分解算壳体方程的一种计算方法，它适用于薄拱坝。

中国广东泉水双曲拱坝用网格法进行应力计算，效果较好。

(5)有限单元法：将地基和坝体划分为有限数量的单元，以节点相连接，用离散模型代替连续体结构进行坝内各单元的应力和变位计算，能正确反映施工过程对应力的影响，能解决复杂边界条件和材料不均匀的问题，适用而有效，但计算量相当大，必须借助于计算机才能完成。

02高职高专水工建筑物教案-拱坝

旁注§3-1概述一、拱坝的特点●结构特点：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。

坝体结构既有拱作用又有梁作用。

其所承受的水平荷载一部分由拱的作用传至两岸岩体，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。

拱坝两岸的岩体部分称作拱座或坝肩；位于水平拱圈拱顶处的悬臂梁称作拱冠梁，一般位于河谷的最深处。

拱坝示意图拱坝平面及剖面图●稳定特点：拱坝的稳定性主要是依靠两岸拱端的反力作用。

●内力特点：拱结构是一种推力结构，在外荷作用下内力主要为轴向压力，有利于发挥筑坝材料（混凝土或浆砌块石）的抗压强度，从而坝体厚度就越薄。

拱坝是一高次超静定结构，当坝体某一部位产生局部裂缝时，坝体的梁作用和拱作用将自行调整，坝体应力将重新分配。

所以，只要拱座稳定可靠，拱坝的超载能力是很高的。

混凝土拱坝的超载能力可达设计荷载的5—11倍。

●性能特点：拱坝坝体轻韧，弹性较好，整体性好，故抗震性能也是很高的。

拱坝是一种安全性能较高的坝型。

●荷载特点：拱坝坝身不设永久伸缩缝，其周边通常是固接于基岩上，因而温度变化和基岩变化对坝体应力的影响较显著，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作为一项主要荷载。

●泄洪特点：在泄洪方面，拱坝不仅可以在坝顶安全溢流，而且可以旁注在坝身开设大孔口泄水。

目前坝顶溢流或坝身孔口泄水的单宽流量已超过200m3/（s.m）。

设计和施工特点：拱坝坝身单薄，体形复杂，设计和施工的难度较大，因而对筑坝材料强度、施工质量、施工技术以及施工进度等方面要求较高。

二．拱坝对地形和地质条件的要求（一）对地形的要求左右两岸对称，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，以保证坝体的稳定以“厚高比”T/H来区分拱坝的厚薄程度。

当T/H<0.2时，为薄拱坝；当T/H=0.2~0.35时，为中厚拱坝；当T/H>0.35时，为厚拱坝或重力拱坝。

3.1拱坝概述

国内拱坝建设
-35-

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。
-36-
•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
-18-
•（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
。
-21-
•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。
-29-
• • • • • • • • • • • •

简述拱坝的概念

简述拱坝的概念一、引言拱坝是一种常见的水利工程结构，广泛应用于水电站、灌溉系统和防洪工程中。

本文将从拱坝的概念、分类、结构特点、施工方法、安全问题等方面进行详细介绍。

二、概念拱坝是指由多个弧形构成的水利工程结构，它通过弧形的受力作用来支撑水压和地面压力，使得水能够被有效地储存或者引导。

拱坝可以分为重力式拱坝和弧形式拱坝两种类型，其中重力式拱坝以自身重量承受水压和地面压力，而弧形式拱坝则通过弧形的受力作用来支撑水压和地面压力。

三、分类根据不同的分类标准，可以将拱坝分为多种类型。

按照建造材料来划分，可分为混凝土拱坝、砖石拱坝和土石质拱坝等；按照建造方式来划分，则可分为常规施工式拱坝和预制装配式拱坝等；按照建造位置来划分，则可分为山区型拱坝和平原型拱坝等。

四、结构特点拱坝的结构特点主要包括以下几个方面：1.高度较大：拱坝通常用于大型水利工程，因此其高度一般较大，能够承受更大的水压和地面压力；2.弧形结构：拱坝由多个弧形构成，这种结构可以支撑水压和地面压力，并且能够有效地分散重量；3.稳定性好：拱坝的稳定性非常好，能够承受各种外部力量的作用而不会发生倒塌或者损坏；4.施工难度较大：由于拱坝的高度和复杂性，其施工难度较大，需要采用专业的施工方法和技术。

五、施工方法拱坝的施工方法主要包括以下几个步骤：1.确定设计方案：在开始施工之前，需要根据具体情况确定最合适的设计方案；2.准备材料和设备：根据设计方案，准备所需材料和设备，并进行检查和测试；3.进行基础处理：在开展实际施工之前，需要对基础进行处理，以确保其平整、牢固；4.进行拱坝建造：根据设计方案，逐步建造拱坝的各个部分；5.进行检查和测试：在施工完成后，需要进行全面的检查和测试，以确保拱坝的质量和安全性。

六、安全问题由于拱坝通常用于大型水利工程，其安全性非常重要。

为了确保拱坝的安全性，需要采取以下措施：1.严格遵守设计规范：在设计和施工过程中，必须严格遵守相关规范和标准，以确保拱坝的结构稳定；2.定期检测和维护：对于已经建成的拱坝，需要定期进行检测和维护，及时发现并解决问题；3.加强管理措施：对于正在建造中的拱坝，需要加强管理措施，并制定应急预案，以应对可能出现的突发事件。

拱坝的构造

• 同重力坝，T>50m时才设纵缝
三）拱坝地基处理及其坝与基础的连接
• （一）开挖
• 1）深度：高坝宜开挖至新鲜或微风化的基岩；
•
中坝应挖至微风化或弱风化中、下部的岩体
• 2）形状
<35
• A、径向方向： • 1，全径向
≥10 ≤30
• 2，半径向
• 3，非径向
≤80
• B、切向：光滑
•
中心角较大、上游面开挖多时，采用半径向
• 设计要点：满足应力、稳定要求；连接
• Ⅰ、各层拱圈均为径向布置的扭曲面横缝，白山，石门，泉水，修文等均为以外弧为准的径向布置；东江则是以拱圈中心线为准。
• Ⅱ、以某高程拱圈径向为准的垂直面横缝。如：古城，大水峪，苇子水拱坝。
• Ⅲ、垂直缝与扭曲缝的组合.如：流溪河，窄巷口，江岩。 •
下游立视
上游立视
以中心弧为准
径向扭曲缝设置办法
上游立视以外弧为准
• b ：间距
• Ⅰ、考虑因素：地基条件，温控，坝体应力分布状态，坝身泄、取水建筑物布置等
• Ⅱ、一般15——20m
• c：键槽
• Ⅰ、作用，提高抗剪力，延长渗经
• Ⅱ、方向，铅直方向
•
Ⅲ、形状及尺寸，梯形、半球形
•
Ⅳ、接缝灌浆
接缝灌浆分区
先
后浇块
浇
块
横缝键槽设置
3）纵缝：
中心角较小、下游面开挖多时，采用非径向
• （二）其他处理
•
如：固结灌浆、帷幕灌浆、排水、局部处理等，
与重力坝类似
• （三）坝体与基础的连接：
• 1）直接座落在基岩上
• 2）垫座：是设在坝体与基岩之间的断面局部加厚的支承体，垫座与坝体之间用周边缝连接

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。

拱坝的材料和坝体构造课件

拱坝设计的数学模型
利用数学模型进行应力分析、变形分析、稳定性分析等计算，以确定坝体的几何形状、尺寸和材料等。
拱坝设计的分析方法
采用有限元法、有限差分法、离散元法等数值分析方法，对坝体进行应力、变形和稳定性等方面的分析。
施工工艺与流程
基础处理
根据地质条件，进行基础加固或处理，以确保坝体的稳定性和安全性。
拱坝通常采用混凝土或钢筋混凝土建造，具有较好的耐久性和稳定性。
拱坝的结构与组成
拱坝主要由拱圈、拱座、坝肩、溢流道、消能设施等组成。
消能设施是拱坝下游的泄水通道，通常设置在拱圈下方，用于消减水流能量，防止水流对下游河床和岸坡造成破坏。
溢流道是拱坝上方的泄水通道，通常设置在拱圈上方，用于排放上游的水流。
材料
该拱坝的主要材料是混凝土，具有足够的强度和耐久性。
06 总结与展望
拱坝技术的总结与评价
拱坝技术发展历程
概述拱坝技术的起源、发展和应用，重点介绍关键技术和工程实践的突破。
拱坝工程实例
列举国内外典型的拱坝工程案例，分析其设计理念、施工难点和运行效果。
01
02
拱坝结构特点
阐述拱坝的结构特点、优势和适用范围，包括在地震、洪水等自然灾害下的性能表现。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
钢材的耐腐蚀性能较差，需要进行防锈处理。
钢材的价格相对较高，不适合用于大型拱坝的建设。
复合材料
复合材料由两种或两种以上的不同材料组成，具有各自材料的优点。
复合材料在拱坝中的应用可以提高拱坝的性能和寿命，同时降低成本。
常用的复合材料有钢筋混凝土、预应力混凝土、玻璃纤维增强塑料等。

拱坝的工作原理

拱坝的工作原理
拱坝的工作原理是利用其特殊的几何形状和材料的力学性质，从而能够稳定地承受水压力，保护下游地区免受洪水侵袭。

具体而言，拱坝的工作原理包括以下几个方面：
1. 超强的抗压能力：拱坝的几何形状与材料选择使其能够更好地分散水压力，并将水压力转移到坝体周围的支撑点上，从而有效地减轻坝体的受力情况。

2. 水重力与坝体重力平衡：拱坝的几何形状能够利用水的重力作用与坝体自重力相抵消，从而使坝体保持平衡状态。

3. 渗流防护：拱坝通常通过添加不透水的渗流防护层或层状材料来防止水通过坝体的空隙渗透，保证坝体结构的完整性。

4. 检修和监测系统：拱坝通常会安装检修孔、排水孔、测压孔等设施，以及安装各种监测仪器和传感器，用于监测坝体的位移、应力、温度等参数，确保拱坝的安全运行和维护。

总之，拱坝的工作原理主要是通过合理的几何形状和材料选择，使坝体能够稳定地承受水压力，并通过其他辅助设施和监测系统来确保拱坝的安全运行。

[讲义]水电水电工程拱坝知识PPT讲义47页

让梁截面也呈弯曲形状，因此悬臂梁也具有拱的作用；这种形式更能适应“V”、梯形及其他形状的河谷，布置更加灵活，结构复杂，施工难度大。
变外半径变圆心拱的特点：应力状态尽一步改善，节省工程量，结构更加复杂，施工难度更大，被广泛采用,图为桐坑溪双曲砌石拱坝。
第二节拱坝的荷载
一、荷载作用在拱坝上的荷载有：水压力（静水压力和动水压力）、温
1、单曲拱只在水平截面上呈拱形，而竖向悬臂梁断面的上游面是铅直的。
对U型或矩形断面的河谷，其宽度上下相差不大，各高程中心角比较接近，上游坝面拱弧半径在各高程内保持不变，仅改变下游拱弧半径变化以适应坝厚变化的要求。不同高程各拱圈的内外拱弧圆心位于同一条铅直线上，形成定圆心等半径拱坝。
特点：施工简单，直立的上游面便于布置进水孔和泄水孔及其设备，但当河谷上宽下窄时，下部拱的中心角必然会减小，从而降低拱的作用，要求加大坝体厚度,不经济.
宽高比与厚高比（a）宽高比：河谷宽度L与坝高H的比值，（b）厚高比：坝厚T与坝高H的比值。 L/H<1.5,河谷窄而深，薄拱坝； L/H=1.5~3.0, 中等宽度，一般拱坝； L/H=3.0~4.5, 宽浅河谷，重力拱坝。
中国陈村重力拱坝，坝高76.3米，L/H=5.6， T/H =0.7
二、荷载组合
拱坝设计荷载组合可分为基本组合和特殊组合二类。
（一）基本组合
1、水库正常蓄水位及相应的尾水位和设计正常温降，自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、设计洪水位及相应尾水位、动水压力
2、水库死水位（或运行最低水位）及相应的尾水位和此时出现的设计正常温升，自重，扬压力（或不计），泥沙压力，浪压力。
度荷载、自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力和地震荷载（地震惯性力和地震动水压力）等。一般荷载的计算方法与重力坝基本相同。

拱坝

一.问题的提出
重力坝设横缝重力坝不设横缝
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,它将水压力它将水压力、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，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。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，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。撑和砼的抗压强度来维持拱坝的稳定和安全。 P=Pa+Pc
7.坝身可以泄洪
四、拱坝对地形地质的要求
1.对地形的要求对地形的要求 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
③在平面上有喇叭口 L/H<1.5 L/H=1.5~3.0 L/H=3.0~4.5 L/H>4.5 可建薄拱坝可建一般拱坝可建重力拱坝属宽浅河谷，一般可属宽浅河谷，建重力拱坝或拱形重力坝
径向剪力假定坝基某一单元面积t1在坝底力系p广义荷载的作用下所产生的位移与矩形a面积上作用的均布荷载p广义荷载所产生的平均位移值相等并认为b即为所取计算单元处的坝体厚度t不计库水压力对坝基变位的影响单位弯距产生的平均角变位单位垂直力产生的平均法向变位单位径向剪力产生的平均径向剪切变位单位扭矩产生的平均扭转角变位1
3）根据初拟的拱冠梁剖面尺寸，选取5~10层拱圈，根据初拟的拱冠梁剖面尺寸，选取5~10层拱圈， 5~10层拱圈绘制各层拱圈平面图，绘制各层拱圈平面图，各层拱圈的圆心在平面上的连线尽可能对称于河谷可利用基岩面等高线，在立面上，这种圆心连线应是光滑的曲线。 4）每层拱圈的两拱端与岩基的接触原则上应做成全径向拱座，全径向拱座，使拱端推力接近垂直于拱座面，以减小向下游滑动的剪力。当采用全径向拱座使上游侧可利用岩体开挖过多时，此时可采用1/2径向拱座。靠上游侧的拱座面与基准面的交角应大于等于10ο。当采用全径向拱座使下游侧可利用岩体开挖过多时，可采用非径向拱座，此时拱座面与基准面的夹角应 80ο。

拱坝的体型和布置.

1
0.7 0.5
2
0.5 0.4
3
0.4 0.3
（2）绘制可利用基岩面等高线地形图根据坝址地形图、地质图和地质查勘资料，定出开挖深度，画出可利用基岩面等高线地形图，一般在该图上进行拱坝的剖面和平面布置。
（3）确定坝轴线位置和坝顶中心角在可利用基岩面等高线地形图上，试定顶拱轴线的位置。在实际工程中常以顶拱外弧线作为拱坝的轴线。如果是圆拱，顶拱轴线的半径 R轴＝（0.6～0.8）L1 可用，为坝顶高程处两拱端可利用基岩面的直线距离。上述半径绘制坝轴线在透明纸上，并在可利用基岩面等高线地形图上移动调整位置，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等，进而确定坝轴线的位置。在此基础上，再调整确定中心角 2 A 。为此，在地形图上可按选定的半径、中心角、坝顶高程及顶拱厚度画出顶拱的平面布置图。
坝面倒悬处理的措施 (1)使靠近岸边的坝体上游面维持直立，这样，河床中部坝体将俯向下游。
(2)使河床中间的坝体上游面维持直立，而岸边坝体向上游倒悬。
（3）协调前两种方案，使河床段坝体稍俯向下游，岸坡段坝体稍向上游倒悬。
设计时宜采用第三种折中处理方式，以减小坝面的倒悬度。按一般施工经验，浆砌石拱坝倒悬度可控制在1／ 10～1／6，局部可为1／5～1 ／4左右；混凝土拱坝可达1 ／3左右。对向上游倒悬的岸边段坝体，在其下游面可能产生过大的拉应力，必要时需在上游坝脚加设支墩
（3）拱端布置要求拱端与基岩的接触面宜开挖成全半径向的，以使拱端推力接近垂直于拱座面。但在坝体下部，当按全半径向开挖将使上游面可利用岩体开挖过多时，可考虑自坝顶往下由全半径向拱座渐变为l／2半径向拱座。
(二)枢纽协调要求（1）拱坝枢纽布置中，除进行拱坝布置外，还有诸如发电引水道的进水口、钢管、坝身泄水孔、坝后厂房等其他建筑物和设备的布置需要考虑，这是枢纽布置的总要求。

铁路工程职业技术院校开放课学习手册—— 拱坝构造

模块3.2.2 拱坝的构造一、拱坝分缝与接缝处理1.拱坝分缝拱坝是空间整体结构，为便于施工期间混凝土散热和降低收缩应力，同时为了适应混凝土的浇铸能力，减少地基对坝体约束的影响，防止混凝土产生裂缝，控制裂缝发生的位置和发展方向，拱坝坝体需要分段浇筑，各段之间必然设有收缩缝，在坝体混凝土冷却到年平均气温以下或左右，混凝土充分收缩后，再用水泥浆封填，以保证坝的整体性。

拱坝坝缝按位置可分为横缝、纵缝、水平浇筑缝、坝身缝、坝踵缝、底缝、周边缝等；按作用可分为收缩缝(即纵横缝)、防止传力的坝身“切缝”；按存在时间的长短，可分为永久缝和临时缝。

收缩缝、水平浇筑缝为临时缝。

某些坝身“切缝“、坝踵缝、底缝和周边缝为永久缝。

2.拱坝的横缝横缝是半径向的，间距一般取15～2021也有略大于2021。

在变半径的拱坝中，为了使横缝与半径向一致，必然会形成一个扭曲面。

有时为了简化施工，对不太高的拱坝也可以中间高程处的径向为准，仍用铅直平面来分缝。

横缝底部缝面与建基面或垫座面的夹角不得小于60。

，并应尽可能接近正交。

缝内设铅直向的梯形键槽，以提高坝体的抗剪强度。

横缝上游侧应设置止水片，止水片可与上游止浆片结合。

在一定的条件下，也可将横缝的一部分保持为永久性的明缝。

当近拱端有一岸或两岸自坝顶到某一高程范围内的地质条件很差，不足以承担拱端的巨大推力时，可将这一范围内的横缝保持为永久缝，3.拱坝的纵缝拱坝厚度较薄，一般可不设纵缝，对厚度大于40m的拱坝时，可考虑设计纵缝。

纵缝基本上平行于坝轴线布置，其作用主要是防止混凝土沿上下游方向收缩而产生裂缝。

相邻坝块间的纵缝应错开，纵缝的间距约为20210m。

为方便施工，一般采用铅直纵缝，到缝顶附近应缓转与下游坝面正交，避免浇筑块出现尖角。

国外的双曲拱坝的纵缝只设一道，并由基底布置至一定高程即中断。

国内的双曲拱坝由于底宽都不很大因而不设纵缝。

应该指出，随着混凝土施工技术的不断改进，即使坝体厚度超过了规范规定的40米，也常采用加强混凝土温控措施通仓浇铸的办法避免设置纵缝，如我国的二滩电站的双曲拱坝，拱端最大厚度以达到60米，也没有设置纵缝。