拱坝体型参数表(坐标)
拱坝计算书
计算书目录：1、设计参数及控制指标2、拱坝体形3、应力计算4、拱肩稳定计算5、消能计算6、坝体细部及放空、取水孔设计1、设计参数及控制指标1.1设计参数坝体材料：200#砼，容重2.4t/m3,弹模1.7E6(坝体弹模考虑徐变的影响，取为瞬时弹性模量的0.6--0.7)，泊松比0.167，线胀系数1×10-5/℃，导温系数3m2/月。
坝基：灰岩，容重3t/m3,弹模2E6，泊松比0.27，线胀系数1.4×10-5/℃，导温系数3m2/月。
淤沙浮容重按1t/m3,内摩擦角14°。
水文及地基f、c等有关各专业的基础资料请见附件1。
温度荷载按规范(SD145-85)附录公式由程序动计算，封拱灌浆温度取8-12℃。
1.2控制指标大坝拱肩稳定及应力控制指标均严格按照《混凝土拱坝设计规范》（SD145-85）执行，见表1-1、1-2。
表1-1 抗滑稳定安全系数表2、拱坝体形拱坝体形为双曲拱坝，拱圈平面曲线采用圆弧。
因两岸地形不完全对称而采用两岸不同半径的双曲拱坝。
2.1坝顶高程的拟定设计洪水位(p=2%)：848.35m正常蓄水位：848m2.1.2 坝顶高程根据各种运行情况的水库静水位加上相应超高后的最大值确定。
顶超高值Δh按下式计算(请见SD145-85《混凝土拱坝设计规范》第八章拱坝构造）Δh=2h l + h0 + h c式中：Δh………坝顶距水库静水位高度(m)2h l………浪高(m)h0………波浪中心线至水库静水位的高度(m)h c………安全超高(m)：正常运用情况取0.4m，非常运用情况取0.3m。
2.1.3 波浪要素按“官厅——鹤地”公式计算：2h l = 0.0166 V f5/4 D f1/32L1 = 10.4(2h l ) 0.8h0 = 4πh l2 /(2L1)式中：2L1 ………波长（m）；D f ………吹程，由坝前沿水面至对岸的最大直线距离(km) ,取1Km。
讲座-4-2拱坝的基本尺寸学习文档
• A、B、C三点的相对位置，直接影响坝体自重 的应力效应，凸度、倒悬度，选择较好，可以 改善坝体的梁向应力。
• 初步确定A、B、C三点的相对位置时，设计者 可以根据以往工程经验拟定。
• β1=HA/H，凸点A的相对高度； • β2，拱顶、拱底上游端相对距离控制参数；
• 上下均游为倾斜面的型式，介于两者之间。
• 首先由经验公式计算坝体顶底拱圈的厚度，再 根据坝址处的地形地质条件综合分析确定单曲 率拱坝的形式。
（2）双曲率拱坝
• 拱冠梁剖面的上游面曲线的表达式较多，有二 次多项式、三次多项式、四次多项式等，关键 是确定曲线上A、B、C三点的相对位置，再采 用圆弧曲线或二次多项式、三次多项式、四次 多项式等拟合上游面曲线。
拱坝的基本尺寸和拱冠梁剖面
• 坝顶的厚度TC、坝基 厚度TB
• （1）经验公式
• 式中： • K—经验系数，一般K取0.35； • L1， Ln-1—分别为顶拱和倒数第二层拱圈拱
座可利用岩面的直线距离,m ； • H—拱冠梁的高度，m； • [σ]—坝体混凝土的容许压应力，KPa；
• ——顶拱的半中心角，rad； • ——混凝土的极限抗压强度，KN/ m2； • ——混凝土的弹模，KN/ m2； • ——顶拱中心线的半径，m。
拱坝的基本尺寸和拱冠梁剖面
拱坝的半中心角的选择
• 拱坝的半中心角的选择原则：ФA的选择应满 足坝体应力分布均匀、拱坝的体积较小、拱肩 稳定性好。
由纯拱法分析
• 纯拱法是拱坝应力计算方法之一(详细讲授见 3.4.3)。由纯拱法分析说明,当拱坝各拱圈的半 中心角ФA越大，拱端的拉应力越小，当ФA大 于1650 ，拱端上游面的拉应力变成压应力。
第三章 拱坝
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3.4 拱座稳定分析
一、为什么要进行拱座稳定分析
拱座稳定是拱坝安全的根本保证。 拱坝的工作原理 由此可见要搞清
稳定，首先必须 1、拱座失稳原因
分析可能滑动体 存在可能的滑动体
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3.3 拱坝的荷载和应力分析
结论： 温降对坝体应力不利
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温升对坝肩稳定不利
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3.3 拱坝的荷载和应力分析
拱坝的应力分析
一、应力分析方法 二、应力控制标准 三、纯拱法 四、拱梁分载法
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3.2 拱坝的体型和布置
特别注意 拱端布置
1.拱端与基岩的接 触面原则上应做 成全半径向的 2.靠上游的1/2拱座 面与基准面的交 角应大于10度 3.拱座面与基准面 的夹角不应大于 80度
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3.2 拱坝的体型和布置
特别注意 坝面倒悬度 河床段坝体稍俯向下游 岸坡段坝体稍向上游倒 悬
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3.3 拱坝的荷载和应力分析
第三章 拱坝
• •
• 4、扬压力 • 由于拱坝坝底厚度很小， 由于拱坝坝底厚度很小，作用于坝底
的扬压力较小，除厚拱坝和中厚拱坝需考 的扬压力较小， 虑扬压力的作用外， 虑扬压力的作用外，对薄拱坝扬压力可忽 略不计。 略不计。
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。 合二类。 （一）基本组合 有以下几种情况： 有以下几种情况： 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、 正常温降，自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、 冰压力。 冰压力。 水库死水位（或运行最低水位） 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， 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。 ），泥沙压力 压力（或不计），泥沙压力，浪压力。
• 2、地质条件
基岩均匀，坚固完整，有足够的强度、 基岩均匀，坚固完整，有足够的强度、 透水性小而能抗风化。 透水性小而能抗风化。 上述条件不能满足时， 上述条件不能满足时，需进行固结灌浆以 增加地基的整体性和牢固程度。 增加地基的整体性和牢固程度。 3、发展趋势 对地形地质条件的限制有所放宽， 对地形地质条件的限制有所放宽，坝 更高，坝体薄，坝型多样化，双曲居多， 更高，坝体薄，坝型多样化，双曲居多， 坝顶泄流的单宽流量加大， 坝顶泄流的单宽流量加大，最优化设计处 于实用阶段。 于实用阶段。
• 1、单曲拱，又称为定外半径定中心角拱 单曲拱，
对U型或矩形断面的河谷，其宽度上下相差 型或矩形断面的河谷， 不大，各高程中心角比较接近， 不大，各高程中心角比较接近，外半径可保持不 仅需下游半径变化以适应坝厚变化的要求。 变，仅需下游半径变化以适应坝厚变化的要求。
下岸水库拱坝的体型及结构设计
图1 拱坝鸟瞰效果 下岸水库拱坝的体型及结构设计马以超、尉高洋、顾锡春、陈舟、金文志【摘要】 下岸水库拱坝是一座建于较宽河谷的拱坝，其体型设计过程中采用了优化技术。
下岸水库大坝兼有挡水、泄洪、放水等功能，其结构设计具有一定的代表性。
【关键词】 拱坝 体型设计 结构设计1. 工程概况下岸拱坝位于浙江省仙居县境内的灵江流域永安溪干流上，枢纽工程属二等工程，以防洪、灌溉(供水)为主，结合发电等综合效益。
坝址以上流域面积257km 2，总库容13504万m 3，灌溉(供水)库容8391万m 3，防洪库容3574万m 3。
正常水位208m ，相应库容10629万m 3。
设计灌溉面积10.03万亩；防洪6.8万亩，保护人口8.4万人；电站装机2×8MW ，多年平均年发电量3313万kW ·h 。
坝址河谷底宽70~115m ，山坡坡度38~40°，两岸基本对称，坝基岩性为熔结凝灰岩，坝区地震基本烈度小于6度。
混凝土拱坝为抛物线型双曲变厚拱坝，最大坝高64m ，大坝混凝土工程量约12.38万m 3。
2. 体型设计 2.1 线型选择下岸拱坝拱圈线型选择抛物线。
抛物线型中部拱度较大，对应力条件有利，两岸较平直，对坝肩稳定有利。
抛物线型在国内成功应用的实例较多，经验也比较丰富。
2.2 体型优化思路下岸拱坝河谷底宽较大，宽高比达 3.6，相对同等坝高较窄河谷的建坝条件，工程量要大一些，故经济性指标(坝体方量)的优化显得很有必要，另一方面，优化中结合稳定、施工等条件，以得出较优的方案。
在优化中除遵循一般拱坝优化原则，特别注意以下三方面因素的控制：1） 控制底宽对于下岸较宽河谷条件，梁的作用相对强一些，故在优化中易出现“扫帚形”，底宽可能较大，容易引起体型的高敏感性。
所以适当增加中上部刚度，或者稍微增加中心角，增大两岸侧曲率，拱的作用得到增强，梁的作用相对降低，可使底宽减少成为可能。
另一方面，适当减少底宽同时减少了开挖和下部混凝土工程量，这对合理安排施工计划和设计坝体渡汛方案是有利的。
拱坝的体型和布置.
拱圈中心角的确定
（3）根据工程经验和规范选择中心角 综上所述，中心角的大小直接影响到应力条件、工程造价和 坝肩岩体的稳定。当中心角较大时，拱圈应力条件较好，坝 体工程量也较小，但拱端处的推力会更接近于平行河岸,对坝 头稳定不利。自玛尔巴塞坝崩垮后，20世纪60年代以来，在 世界范围内，拱坝界的认识有一个飞跃，就是普遍承认拱坝 基础的重要性是第一位的。因此，选择中心角时，应当是在 满足坝肩稳定条件下，尽量加大中心角，水平拱圈最大中心 角应根据稳定、应力、工程量等因素，采用750～1100。而 在坝的底部，由于拱作用实际不大，拱中心角可减小，一般 在500～800之间。
河谷形状不规则或者有局部深槽
可设计成有垫座的拱坝。
单曲拱坝和双曲拱坝
单曲拱坝在U形河谷中造价经济。 这种拱坝一般都有一个直立的筒 形参考面，而且常常是上游面， 体形很简单，便于设计、施工， 泄水、引水布置方便，在一定程 度上具有重力坝泄放大流量比较 方便可靠的优点。因此，虽然双 曲拱坝近几十年来已得到较大发 展，但单曲拱坝仍具有其不能被 替代的适用场所。
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，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。
第二章拱坝
第二章拱坝第二章拱坝第一节拱坝的特点、类型一、特点1、拱坝在水平外荷载作用下的稳定性主要是依靠作为拱座的两岸岩体的反力，并不全靠坝体自重来维持稳定，这是拱坝的一个主要工作特点。
2、拱坝可比重力坝节省工程量1/3～2/3；另外还可减少基础开挖，缩短泄水(引水)渠道和导流洞的长度。
3、拱坝超载能力很强，其破坏时所达到的荷载可达设计荷载的7～11倍(只要拱肩有足够的稳定性)。
4、拱坝的抗震性能好。
(世界坝高100m以上的拱坝有40座建在7～8度以上的地震区)。
5、拱坝砼的标号一般高于重力坝，(百米高以上的拱坝常用200～300号砼，百米以下的拱坝常用200号砼，重力坝则用150号砼)，但每方砼增加的单价一般不会超过重力坝的10～15％。
6、近年来，拱坝坝顶或表孔大流量泄洪已趋普遍，单宽流量已超过200m3/s。
7、温度荷载应列为拱坝的主要荷载，扬压力对坝体应力的影响则小，对薄拱坝可忽略之。
但在计算拱肩稳定时，则应考虑扬压力。
因此拱坝应力计算中三个最主要的荷载为：水平水(砂)压力、温度荷载、自重。
二、拱坝的适用条件(一)地形条件1、理想的地形条件：河谷断面狭窄对称，山体雄厚，坝址上游较为宽阔，顺河流方向河谷逐渐变窄，呈“漏斗”状。
2、地形条件指标——河谷宽高比Ｌ/Ｈ<2.0时，薄拱坝Ｌ/Ｈ＝2.0～3.0时，中厚拱坝Ｌ/Ｈ>3.0时，厚拱坝虽然目前已认为L/H=5～7左右，拱坝仍可能有较好的经济性。
但到1990年为止，国外高于120米已建的拱坝中，L/H＞5的仅3座，L/H＞3的仅21座，说明拱坝(特别是高拱坝)应选在河谷狭窄处，中低拱坝的应力较小，L/H可放宽一些。
３、Ｕ形河谷与Ｖ形河谷的区别Ｕ形河谷大部分荷载由梁承担，坝体较厚。
Ｖ形河谷大部分荷载由拱承担，坝体较薄。
(二)地质条件理想的地质条件是：构造简单、岩体坚硬、完整、均一、有足够的强度、透水性小、抗风化能力强。
三、拱坝发展现状120m以上高拱坝中，以瑞士，美国，意大利，西班牙等国较多。
招徕河RCC双曲拱坝施工大坝体型控制技术
1.前言1.1招徕河碾压混凝土双曲拱坝体型简介招徕河大坝设计为对数螺旋线型双曲碾压混凝土拱坝，由左、右半拱组成，在同一高程上其左、右半拱圈的中心轴线均为一对数螺旋线，坝顶高程305.5m，最大坝高为107m，坝顶中心轴线长度198.0m，坝底厚18.5m，坝顶厚6.0m，最大中心角95.55°，最小中心角49.86°，最大曲率半径167.85m，最小曲率半径30.72m，坝体最大倒悬度0.41，厚高比0.17。
1.2大坝采取连续上升的施工工艺由于大坝采取连续上升的通仓浇筑施工方法，模板必须连续不断翻升，模板实现快速连续翻升必须由准确的坝体体型控制及模板快速检测系统支持，如果没有准确快速的模板检测系统支持，大坝连续上升是不可能的。
目前大坝共使用模板91组（每组3套），模板翻升1次需要完成91套模板的拆除、安装、检测任务。
根据模板设计要求，模板锚筋在低温季节覆盖48h、其它时段覆盖40h后才能作为受力锚筋，因此，91套模板在低温季节完成翻升1次并检测合格的时间只有8～16h，在其它时段完成翻升1次并检测合格的时间也只有16～24h。
对于招徕河比较复杂的坝体体型，利用传统的模板检测方法是不行的，必须开发一套切实可行的准确快速的模板检测系统支持模板的快速连续翻升。
二、软件开发原理及关键技术2.软件开发原理及基本参数2.1拱坝体型基本参数大坝以Y轴为界，分为左右半拱，Y轴方向为NE136°（指向下游），Ｘ轴与其正交，指向左岸，各高程左、右半拱圈的中心轴线均为一对数螺旋线，其直角坐标系参数方程为：x c=ρ0[e kφsin(φ+θ)-sinθ]y c=Y C+ρ0[cosθ- e kφcos(φ+θ)]极坐标系参数方程为：ρ=ρ0e kφ拱圈上游曲线的直角坐标系参数方程为：x u=x c+(Tsinφ)/2y u=y c-(Tcosφ)/2拱圈下游曲线的直角坐标系参数方程为：x d=x c-(Tsinφ)/2y d=y c+(Tcosφ)/2拱圈中心轴线的曲率中心轨迹曲线的直角坐标系参数方程为：x01=x c-Rsinφy01=y c+Rcosφ同一高程拱圈，其厚度变化公式如下:T=Tc+(Ta-Tc)(Sc/Sa)α各控制曲线方程均为Z的三次方程，其系数利用305.5、270.0、230.0、198.5四个高程的相关数据拟合而得，其表达式均为（以yc为例）:yc=A+BZ+CZ2+DZ3上述方程中，φ、θ均用弧度为单位计算；θ—对数螺旋线初始极角，k=tg θ, 200K 1R ＋＝ ；φ—拱圈中心轴线上相应点的似中心角； R 0—拱中心线在拱冠处的曲率半径；R —拱中心线上任一点的曲率半径，R= R 0 e k φ； Yc —拱中心线在拱冠处的y 坐标； T —拱圈中心轴线上相应点的拱厚； Tc —拱冠处的厚度； Ta —拱端处的厚度；Sc —拱圈中心轴线上一点至拱冠处的弧长； Sa —拱端至拱冠处的中心轴线弧长； α—拱圈厚度的变化指数，本工程取为4.0；R 0l 、R 0r —左、右拱端拱圈中心轴线在拱冠处的曲率半径； T A l 、T A r —左、右拱端厚度； Φl 、Φr —左、右拱端似中心角； ρ0—初始极半径；ρ—拱轴线上一点的极半径。
拱坝体形优化设计
式中： R0、φ0分别为 中圆的 半径和半 中心角 ； R为侧 圆的半 径。
(2)对数螺旋线拱，如图11.5所示。 见图11.5
拱轴线方程为
x a eK sin( ) sin
y
yc
a
cos
e K
cos(
)
拱冠曲率半径
(11.11)
Rc a 1 K 2
(11.12)
式中：a 为长度参数；K 为指数参数；θ=arctanK 为拱轴 线上任一点法线与极半径的夹角；Φ 为极角，可以证明 Φ=φ(φ 为拱轴线上任一点的法线与 y 轴的夹角)。
若同样以拱轴线上任一点的法线与y轴的夹角φ为参数， 方程式(11.18)可写为
x b tan / 2 1 a tan2
y
yc
b b2 4ax2 yc x2 b
/ 2a
a 0 (11.20)
a0
11.2 拱坝体形优化设计数学模型
进行拱坝体型优化设计首先要建立相应的数学模型，下 面从最优化问题的三个基本要素即设计变量、目标函数和约 束条件出发建立拱坝体形优化设计的数学模型。
见图11.1
(1)用一个函数描述坝体上游面，另一个函数描述坝体厚度。 (2)用一个函数描述坝体中面，另一个函数描述坝体厚度。 (3)用一个函数描述坝体上游面，另一个函数描述坝体下游 面。 (4)用一个函数描述坝体下游面，另一个函数描述坝体厚度。
在工程设计中，第(1)、(2)两种方法采用较多，通常是通 过对拱冠梁(铅直剖面)和各层水平拱圈的描述来建立拱坝的 几何模型的。
11.1 描述拱坝体形的几何模型
进行拱坝体形设计就是要确定拱坝的几何形状与尺寸， 因此首先要建立拱坝的几何模型。 11.1.1 拱坝几何模型的构造方法
八一桥水库拱坝安全分析
拱 坝 的 安 全状 况 。
关键 词 ： 石 拱 坝 ； 体 应 力 ； 肩 稳 定 砌 坝 坝
中图分类号：Ｖ４ ． Ｔ ６２４
软 化 ， 坝 肩 稳 定 虽 然 满 足 规 范 要 求 ， 经 过 了解 右 坝 肩 右 但 曾进行挖除 巨风化岩石用混凝土 回填处理 ，但 目前没有 图纸 和资料可供分析 。因此坝肩绕坝渗漏问题 ，坝肩裂 隙 、 通 等 情 况 实 际情 况 可 能 比地 质 钻 探 揭 示 的要 复 杂 ， 连 出于安全考 虑应对右 坝肩进行帷幕 灌浆封闭漏水通道 ， 并进行固结灌浆充 填通道增 强坝肩整体性 。需要说明的 八 一 桥 大 坝 建 成 以来 没 有 经 历 过 大 于 ５ 年 一 遇 的 洪 水 ０ 的检 验 ，这 也 是 虽 然 计 算 表 明偶 然 工 况 左 坝 肩 抗 滑 稳定 系 数 低 于 １ ， 目前 大 坝仍 然 屹 立 的原 因 。 于 没 有 变 ．但 ０ 鉴
体应 力 远 远 超 出现 行 规 范 。但 到 目前 为 止 坝 体并 没 有 出 现大 的问题 ， 应 力 最 大 的 拱 冠 梁底 部 并 未 发 生 拉 裂 、 拉 渗 漏现象。究其原 因应为砌石坝坝体应力发生再调整 的性 算 ：＝ Ｋ且 。
值。 根据地质建议值 ， 岩底滑面 ｆ０ ５ 砂 －． ， ５ 侧 滑面 ｆ ． 。 ＝０４ ５ ② 滑移体 作用荷载 。滑移体作用荷载为拱端推力 ＋
一
２ 计算分析
作者简 介 ： 云峰 （ ９ ９ ） 男 ， 南 大理人 ， 张 １７ 一 ， 云 工程 师 ， 主要 研 究 方 向： 水工 建筑 物设 计 。
拱坝
压力线接近中心线 受力均匀 改善坝肩岩体的抗滑稳定条件
1－拱荷载 2－梁荷载
拱冠梁的厚度可根据我国《水工设计手册》建议的公式初步拟定：
Tc 2c R轴 (3Rf / 2E)1/ 2 /
TB 0.7L H /[ ]
T0.45H 0.385 HL0.45H /[ ]
式中 TC、TB、T0.45H——分别为拱冠梁顶厚、底厚和0.45H高度
单曲拱坝（坝高178m）
二滩—四川省雅砻江 双曲拱坝（坝高240m）
二滩
拉西瓦—青海省黄河 双曲拱坝模拟图（坝高250m）
拉西瓦—青海省黄河 双曲拱坝（坝高250m）
溪洛渡水电站（装机1440万kW）大坝为混凝土双曲拱
坝，坝高280M，坝顶高程622M，坝顶长841M，底宽 69M。
溪洛渡—四川省金沙江 双曲拱坝（坝高280m）
水平拱圈形状
（a）圆拱； （b）三心圆拱； （c）双心圆拱； （d）抛物线拱； （e）椭圆拱； （f）对数螺旋线拱
水平拱圈形状
规范：使坝体应力分布均 匀，且符合规定；使作用于 拱座上的各种作用力的合力 方向尽量指向山体。
拱端加厚有什么好处？
早期的拱坝都是圆弧形。 现在为了改善拱坝的应力 状态和坝头的稳定条件， 采用了多种多样的水平拱 形状，如图所示。
小湾—云南省澜沧江 双曲拱坝（坝高292m）
锦屏—四川省雅砻江 双曲拱坝（坝高300m）
胡佛拱坝221.4m——美国红河
龙羊峡—青海省黄河 单曲拱坝（坝高178m）
龙羊峡拱坝上游—青海省黄河 单曲拱坝（坝高178m）
黄河拉西瓦
黄河 拉西瓦
拉西瓦水电站
东风水电站（装机51万kW,1994年发电）大坝是我
拱坝讲义(河海大学水工建筑物课件)
一 、拱坝的特点
4、抗震性能好；
已建拱坝经历地震考验情况统计
（注：**表示无损伤）
坝名
修建 年代 1914 1958 1902 1949 1938 1953 2002 1998
坝高 (m) 40 38 36 36 30 24 130 240
库容 （亿m3） 0.09 0.22
地震日期
烈度
震级
受损情况 **
1963.7.26 1954.3.1
5.4 5.5 8.0 11 5.4 6.6 8.0 6.1
烈度 6 -
震级 8.0 8 4.5 3
受损情况 ** 渗漏增大 ** 渗漏增大 ** ** 局部破坏
1963 1969.2.28 19714/1994
5.5 8.0 6.6/ 6.8
意大利
智利 日本
1949
1968 1955
112
112 110
6.84
68 0.92 1968.3.3 1961.2.27
8、设计、施工技术要求高；
二、拱坝的类型
1、按高度分 可分为高坝、中坝和低坝。水利行业和电力行业 的混凝土拱坝设计规范在坝高的划分存在一些差异。 200m及以上称超高拱坝，300m及以上称为特高拱坝。
坝高划分
坝高分类 高坝 电力行业规范[2] H＞100m 水利行业规范[3] H＞70m
中坝
低坝
H=50m～100m
等效线性温度td：
对薄拱坝影响较大，中小工程可不考虑，见图（c）； 产生原因： 蓄水后，库水温度变化幅度小于下游气温变幅， 所以，沿坝厚产生温度梯度；
拱坝设计计算书
某拱坝设计计算书一、工程概况某水利枢纽正常水位相应库容982万m3；设计水位675.09m；校核洪水位676.01m，相应库容1027万m3。
拱坝以50一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。
二、拱坝坝高及体型设计1.1坝顶高程计算：拱坝中间为溢流坝段，两端为挡水坝段。
溢流坝段为2孔泄流，孔口尺寸为7×4m，采用弧形闸门，堰顶高程为▽671.00m。
校核洪水频率P=0.2%，坝前校核洪水位▽676.01m，坝下校核洪水位▽595.72m。
设计洪水频率P=2%，坝前校核洪水位▽676.01m，坝下设计洪水位▽595.31m。
坝顶高于静水位的超高值△h=h l+h z+h ch l——波浪高度（m）。
h z——波浪中心线至正常或校核洪水位的高差（m）。
h c——安全加高（m）。
（《混凝土重力坝规范》P43）坝的安全级别为Ⅲ级，校核洪水位时h c=0.3m，设计洪水位h c=0.4m。
h l=0.0166V05/4D1/3L=10.4（h l）0.8V 0——计算风速（m/s ）D ——风作用于水域的长度（km ），称为吹程。
相应季节50年重现期的最大风速为20m/s ，相应洪水期最大风速的多年平均风速为9.90 m/s 。
吹程为0.4km 。
h z =LHcth L h l ππ22H ——坝前水深（m ）,校核洪水位H=73.41m ，设计洪水位H=72.49m 。
1.2校核洪水位时：h l =0.0166×9.945×0.431=0.215m L=10.4 ×（0.215）0.8=3.041m h z =041.341.732041.3215.02ππcth=0.048m △h=0.215+0.048+0.3=0.56m校核洪水位坝顶防浪墙高：Z 校坝=Z 校核水位+△h Z 校坝=676.01+0.563=676.57m 1.3设计洪水位时：h l =0.0166×2045×0.431=0.517m L=10.4 ×（0.517）0.8=6.135m h z =135.649.722135.6517.02ππcth=0.137m △h=0.517+0.137+0.4=1.054m设计洪水位坝顶防浪墙高：Z 设坝=Z 设计水位+△hZ设坝=675.09+1.0555=676.14m坝顶高程取以上结果较大值676.60m。
工程实际各种坝型选择-非常实用
• 位于湖北省恩施州鹤峰县燕子乡，于1998年底建成。拦河大坝为定圆心、定外半径等厚浆砌石单曲 拱坝，最大坝高50.8m。拱坝外半径53.25m。坝顶厚2.5m，坝底厚13.0m，厚高比0.26。溢流坝段 布置6个泄洪表孔，每孔净宽9.0m，每孔安装1扇2.0m×9.0m的平板钢闸门控制。堰面采用WES曲 线，釆用小挑角跌流消能工，挑角0°。
招徕河碾压混凝土双曲拱坝
招徕河坝肩窑洞式开挖
招徕河拱坝体型图
湖北部分拱坝
序 电站名 电站所在县
号称
（市）
1 隔河岩 长阳县
2 淋溪河 3 洞坪
鹤峰县 宣恩县
4 三里坪 房县
5 龙桥
利川市
6 野三河 建始县
云龙河 7
三级
恩施市
8 青龙
恩施市
9 招徕河 长阳县
10 龙潭嘴 神龙架林区
11 云口
F15 F20
A8 295.24
Z2 348.01
335.0
ZK40 325.09
O
z
ZK2 287.7
ZD2 274.33
A1 216.93
A6 258.75
A11 209.38
A10 255.03
252.9
A12 251.10
230.5
A3 231.43
上大坝路
A9 220.83
208.8
205.5
• (4)岳家河二级水电站
• 位于鹤峰县邬阳乡境内，于2008年7月16日建成。坝址处地形狭窄，岩层倾角较陡，强度较高。岩 溶中等发育，岩体透水性较弱。大坝为定圆心、定外半径单曲拱坝，最大坝高为69.8m,采用C15细 石混凝土砌块石,坝下部设置C20混凝土垫座，垫座高37.3m,厚15.8m。垫座以上砌石单曲拱坝计算 高度为32.50m。拱顶厚2.50m,外拱圈孤长50.54m，拱底厚10.81m。坝顶自由溢流，前缘总净宽 30m，坝下釆用水垫消能。
椭圆双曲拱坝拱圈绘制的实现
作者简介 ： 李德（ １ ９ ８ ４一 ） ， 男。
收 稿 日期 ： 『 ， （ ） 一 ＿ ６ ［ ， （ 。 ） ＋
—
＋ ， （ ６ ） ］
拱冠 厚度 （ ｍ） ；
—
—
拱圈任意位置厚度
—
—
拱端厚度 ；
２ ０ １ ３年 ０ ６期 总第 １ ８ ０期
（ 中国水利水 电第十六工程局有限公司 福建福州 ３ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要： 大坝拱圈图在双 曲拱坝施工过程中起 着至关 重要 的作用 。本文以江西伦潭水利枢纽椭 圆双 曲拱坝 为例 介绍通过辛普生求 积积
分公式获得椭 圆双曲拱 坝拱 圈图的方法。
关键词 ： 椭 圆双 曲线 ； 辛普生积分 ； 离心角 ； 旋转角 ； 坐标转换
李
德 ・ 椭圆双曲拱坝拱圈绘制 的实现
・８ ９・
尺 ——左 拱中心轴线顺河 向半 轴长 ；
中图分类号 ： Ｔ Ｖ ６ ４ ２ ． ４ ２ 文献标 识码： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ４— ６ １ ３ ５ （ ２ ０ １ ３） ０ ６— ０ ０ ８ ８— ０ ２
Ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅ ｌ ｌ ｉ ｐ ｔ ｉ ｃ ｈ ｙ ｐｅ ｒ ｂｏ ｌ ｉ ｃ ａ ｒ ｃ ｈ ｄ ａ ｍ ａ ｒ ｃ ｈ ｒ ｉ ｎｇ ｄ ｒ ａ ｗｉ ｎｇ
料， 本文以江西伦潭水利枢纽椭圆双 曲拱坝为例介绍如何获得
椭圆弧长： Ｓ ｌ ｆ √ ； ｓ ｉ ｎ ＋ 蟛 ２ ｃ ｏ ｓ Ｏ ｄ Ｏ
Ｊ
拱冠上 、 下游 面及 中心线形体 、 拱端及拱冠厚度 、 顺横河 向
半轴长方程 ：
任意 高程 的拱 圈。江西 伦潭水利 枢纽椭 圆双 曲拱 坝坝顶 高程
浆砌石拱坝实例
1、概述某水电站位于湖北省某县容美镇，座落在水支流芭蕉河上，是芭蕉河流域开发的第二级,坝址距某县城2.0km,坝址集水面积337.4km2，多年平均径流量4.55亿m3。
大坝采用浆砌石二心双曲拱坝，最大坝高66.0m，水库总库容2428×104m3。
大坝为3级建筑，相应的设计洪水重现期为50年，校核洪水重现期为500年。
2、浆砌石拱坝设计2.1 坝址地形、地质条件坝址位于芭蕉河下游河段腰潭峡狭谷中部，河谷两岸山体雄厚，呈不对称的“V”型，左岸岸坡约60°，在550m高程以上为高约180m的陡崖，右岸岸坡40～50°。
河床宽约30m，正常蓄水位543.5m高程河谷宽度约105m，河谷宽高比1.9：1，具有修建拱坝的地形条件。
坝址出露三迭系下统大冶组第2段（T1d3-2）灰色薄层微晶灰岩夹青灰色极薄层页岩。
岩层走向与河流方向近于正交，倾向下游，倾角55°。
坝址岩体岩性均一，薄层灰岩与极薄层页岩的互层结构，构成了水库及坝基（肩）的相对不透水岩组。
坝址地质构造裂隙为主，沿裂隙面及层面岩溶轻度发育，局部较发育，但易于处理。
坝址岩体强度较高，强性模量6～8GPa,具备修建拱坝的地质条件。
2.2 拱坝体型设计某浆砌石拱坝设计在初步设计的基础上进行优化，优化的原则及思路为：a.连续性要求：坝体上、下游坝面是连续、光滑的曲面；b.施工要求：坝体结构尽量简单，坝体悬臂梁最大倒悬度不大于0.3∶1；c.强度要求：控制施工质量、尽量提高砌体的抗压强度和抗拉强度，但坝体计算应力不超过规范控制值d.稳定要求：拱座抗滑稳定安全系数不小于现定值；e.经济性要求：在满足上述要求的基础上尽量减小坝体体积（即工程量最小）。
根据上述原则并结合坝址具体地形、地质条件，拱坝在布置和体型选择上主要着重考虑河谷不对称，左岸岸坡较陡而右岸稍缓；同时，左岸岩体受裂隙影响较右岸严重，选择和确定拱坝体型时，针对左、右岸坝肩地形和地质条件的差异，对各高程拱圈左、右两半拱的曲率半径和中心角进行调整、试算和选择，确定拱坝在平面布置上采用二心圆拱，使左、右半拱的曲率半径和中心角均适应坝址的地形、地质条件，以使坝体应力和拱座稳定均有利。
三心圆拱坝设计说明书
摘要A江水利枢纽同时兼有防洪，发电，灌溉，渔业等综合作用，水库正常蓄水位184.75m，设计洪水位188.6m，校核洪水位190.7m，汛前限制水位182m，死水位164m，尾水位103.5m。
水库死库容4.80亿m3，总库容10.81亿m3。
A江水利枢纽工程等别为一等，工程规模为大（1）型工程，主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级，临时性建筑物级别为4级。
A江水利枢纽的主要组成建筑物有挡水建筑物，主副厂房，泄水建筑物，过木筏道等。
挡水建筑物是一变圆心变外半径的双曲拱坝，坝顶弧长310m，最大坝高101.21m，坝底厚25.7m，坝顶宽8.33m。
泄水建筑物由两个浅孔和两个中孔组成：浅孔位于两岸，孔口宽8.5m，高8m，进口底高程为164m，出口底高程为154m；中孔位于水电站进水口两侧，孔口宽7.5m，高7.5m，进口底高程为135m，出口底高程为130m。
在坝身泄水孔的上下游侧分别布置检修闸门和工作闸门，检修闸门采用平板门，工作闸门采用弧形闸门，在每一个工作闸门的上方有启闭机房，浅孔启闭机房高程为175m，中孔启闭机房高程为160m。
泄槽支撑结构采用框架式结构。
坎顶高程为119m,浅孔反弧半径为30m,中孔反弧半径为50m。
泄槽直线段的坡度与孔身底部坡度一致,挑射角θ=20o,导墙厚度为0.5m, 浅孔导墙高度为7m,中孔导墙高度为8.5m。
坝后式厂房装有4台5万kw的发电机组，主厂房长81m，宽18m，副厂房长66m，宽10m，安装场长21m，宽18m。
压力管道的直径为4.5m，进水口底高程为152.3m。
发电机层高程为114.8m，尾水管底高程为90.8m，厂房进水口底高程为152.3m。
为防止坝基渗漏，在坝基靠近上游侧进行帷幕灌浆，并且为了减少坝基的扬压力，在灌浆帷幕之后设置排水孔。
为了防止混凝土产生裂缝，拱坝坝体设置横缝，横缝面上需设置键槽，以咬合加固，增强坝体的抗剪能力。
当底宽在40～50m以上的拱坝，才考虑设置纵横缝，而本设计中，拱坝坝底宽为26m，小于40m，故可不设置纵缝。