拱坝
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。
拱坝的适用条件
拱坝的适用条件
拱坝是一种利用拱的作用承受水压力的坝。
拱坝通常适用于峡谷地形，具有以下特点：
1. 地形基本对称，坝肩下游没有深切河谷。
2. 河床覆盖层不厚，没有大的顺河断层和基岩深槽。
3. 两岸坝肩岩体完整，强度高，没有或很少有垂直河流分布的软弱层带。
4. 岩层产状有利，坝基岩体中缓倾角软弱夹层或结构面不发育。
5. 岩体透水性不宜过大，有可靠的防渗帷幕封闭条件。
在各种坝型中，拱坝对地质条件要求较高。
拱坝理想地质条件是：基岩比较均匀、坚固完整、有足够的强度、透水性小、能抵抗水的侵蚀、耐风化、岸坡稳定等。
一些不理想的地质条件，经过地基处理也可修建拱坝。
请注意，拱坝的设计和建造需要考虑到许多因素，包括地形、地质、水文、气候等。
因此，在实际应用中，需要综合考虑各种因素来确定是否适合建造拱坝。
拱坝的工作原理
拱坝的工作原理
拱坝是一种常见的水利工程建筑，它是利用拱形结构来承受水压力，从而将水坝两侧的水压力传递到坝基，保证坝体的稳定。
拱坝的工作原理是基于物理学原理和结构力学原理的，下面我们来详细介绍一下拱坝的工作原理。
首先，拱坝的主要作用是抵抗水压力，保证坝体的稳定。
当水流通过拱坝时，水流会对坝体施加压力，而拱形结构能够将这种压力转移到坝基，从而使坝体受力均匀，不会发生破坏。
同时，拱坝的拱形结构还能够减小坝体的变形，提高了坝体的稳定性。
其次，拱坝的工作原理还涉及到水流的压力传递和分布。
水流通过拱坝时，会受到拱形结构的阻挡，从而产生水压力。
这种水压力会沿着拱坝的曲线方向传递，并最终转移到坝基上，使得整个坝体受力均匀，不会出现局部受力过大的情况。
这种压力传递和分布的原理保证了拱坝在水流冲击下的稳定性。
另外，拱坝的工作原理还涉及到坝体的变形和变形控制。
由于水流的冲击和坝体自身重力的作用，坝体会发生一定的变形。
而拱形结构能够减小坝体的变形，使得坝体在水流冲击下能够保持稳定。
此外，工程设计中还会采取一些措施，如设置伸缩缝、加固支护等，来控制和减小坝体的变形，从而保证拱坝的安全稳定运行。
综上所述，拱坝的工作原理是基于拱形结构的力学原理和水流的压力传递原理的。
通过拱形结构的作用，拱坝能够抵抗水压力，保证坝体的稳定；同时，它还能够控制坝体的变形，保证坝体在水流冲击下的安全稳定运行。
这些原理保证了拱坝在水利工程中的重要作用，也为其在实际工程中的应用提供了理论依据。
拱坝
2、鼻坎挑流式
溢流堰顶适当向下游 悬臂挑出，挑流落水点 较自由跌流远，但离坝 仍近，仍需有一定的水 垫，必要时采取河床底 部的防冲措施，仍需限 制单宽流量。
3、滑雪道式
适用于下泄流量 较大，要求下泄水 流落点远离坝址， 或利用厂房顶溢流 的拱坝。 如我国已建的乌 江渡重力拱坝、东 江拱坝、紧水滩拱 坝等都采用这种形 式。
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3.24拱坝的泄流、构造及地基处理
∮-1 拱坝的泄流 20世纪50年代才开始利用坝身泄水， 取得许多成功的经验。 • 坝身泄流方式主要有四种：
–自由跌落式 –鼻坎挑流式 –滑雪道式 –坝身泄水孔式
1、自由跌落式
• 结构简单，多用于单宽流量较小的拱坝。 水流落点距坝址较近，坝下冲刷容易危及坝基， 要求有较好的基岩、较深的水垫，并应采取保护措 施。
变圆心、变半径
• 圆心平面位置、半径和中心角均随高程而变化。 • 具有水平和垂直的双向曲率，梁的作用减弱，整 个坝体保持足够的刚度。 • 尽管设计施工都比较复杂，仍被广泛采用。
• 中心角的经验取值： – 顶拱:75-110°； –底拱:50-80°。
• 顶拱两端满足的条件： – 拱端内弧面的切线与河岸等高线的 夹角不得小于30°； –拱端不能悬空； –拱端要嵌入基岩一定深度，约1m。
水压力 温度荷载 自重 扬压力
厚拱坝
（重力拱坝）
∮-2 拱坝的应力分析方法
• 杆件体系
• 圆筒法 • 纯拱法 • 拱梁分载法
• 有限单元法 • 模型试验法 • 壳体结构法
拱冠梁
拱荷载
梁荷载
静水荷载
• 拱梁分载法
• 假定拱坝是由许多水平拱圈和铅直悬臂梁所 组成，荷载由拱和梁共同承担，按拱、梁各 相交点变位一致的条件将荷载分配在拱、梁 两个系统上。 • 为简化计算，用拱冠梁作为所有悬臂梁的代 表，该计算方法即为拱冠梁法。
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拱坝拱坝是一种重要的水利工程结构，被广泛应用于水电站、灌溉系统和洪水调节工程中。
它是一种通过水压将水负荷转移到坝基上的结构，以达到承载荷载和稳定土体的目的。
在本文中，将就拱坝的定义、历史演进、结构形式、设计原理和施工过程等方面进行阐述，以帮助读者更好地理解和应用拱坝。
一、定义和历史演进拱坝是一种曲线表面的堤坝结构，它的顶部向外散开，底部向内收拢。
通过这种特殊的形状，拱坝能够将荷载分散至坝体两侧，使坝体得以稳定。
拱坝的起源可以追溯到古希腊和古罗马时期，当时人们已经意识到拱形结构的优势和稳定性。
然而，真正成为现代水利工程主流的拱坝设计，是在十九世纪末和二十世纪初开始的。
二、结构形式拱坝的结构形式可以分为重力拱坝和拱坝墙两种。
重力拱坝是指通过自重和水重来抵抗坝底水压的作用，常用于小型水利工程。
拱坝墙是指通过坝体本身的强度和稳定性来抵抗水压的作用，常用于大型水电站项目。
除了这两种基本形式外，还有变截面拱坝、双曲线拱坝等更为复杂的结构形式。
三、设计原理拱坝的设计原理主要依据两个基本原理：一是受力均衡原理，即坝体内力的平衡状态必须满足力学平衡条件；二是坝体抗力必须大于压力，以保证坝体的稳定性。
在设计中，需要考虑水压、地震、温度变化和流体荷载等因素，以确保拱坝在各种工况下都能够安全稳定地运行。
四、施工过程拱坝的施工过程可以分为坝基准备、基础处理、坝体浇筑和拱坝墙施工等几个阶段。
首先，在选择坝址前，需要进行详细的地质勘察和水文测量，以确定地质条件和水文特征。
接下来，根据实际情况，采取适当的基础处理措施，如加固地基或注浆。
然后，进行拱坝的具体施工，包括混凝土浇筑、钢筋绑扎和拱坝墙的施工等。
最后，进行坝体的养护和保养工作，以延长拱坝的使用寿命。
五、应用与展望拱坝作为一种高效、稳定的水利工程结构，已广泛应用于世界各地。
它不仅可以用于水电站和灌溉系统的建设，还可以用于洪水调节和生态修复等领域。
未来，随着科学技术的发展和水资源的不断开发利用，拱坝的应用前景将更加广阔。
拱坝
6、按水平拱的厚度变化分：等厚拱坝；变厚拱坝
三、拱坝对地形的要求
• 拱坝对地形的要求主要从四方面考虑：
1、河谷狭窄:用来描述河谷宽窄的参数是河谷的宽高比 n=L/H=坝顶处河谷的宽度/最大坝高
当n 小时，河谷狭窄，拱的作用大， 因此坝可以修的很薄
翼墙
挖 推力墩
重力墩
砼塞
周边缝
上重下拱
四、拱坝对地质的要求
• 由于拱坝的安全的关键是拱座的稳定问题，而且拱座的位移将引起坝内 较大的应力。特别是不对称位移会产生较为不利的应力，因此，拱坝从 一开始就对两岸的地质条件提出了严格的要求，较理想的地质条件是：
• 基岩比较均匀、坚硬完整、有足够的强度、透水性小，抗风化。二岸拱 座附近河岸边坡稳定，整体性好，没有大的断裂构造和软弱夹层，在荷 载作用下不产生大的变形。
AndréCoyne was selected to build an arched dam (barrage-voûte) across the valley. He had already built similar dams in India, Marocco, Rhodesia and at Tignes and Bort-les-Orgues in France. An arched dam is arched in the upstream direction and isn't completely rigid, so the pressure of the water actually distorts the dam and forces the dam more tightly against the sides. This type of dam is extremely reliable, as long as the terrain at the sides and bottom is very solid.
拱坝的材料和坝体构造课件
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。
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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
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；
拱坝的工作原理及特点
拱坝的工作原理及特点
拱坝是一种在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，它借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩。
与重力坝相比，拱坝在水压力作用下的稳定不需要依靠本身的重量来维持，而是主要利用拱端基岩的反作用来支承。
拱坝的特点包括：
1. 稳定性好：由于其结构特点，拱坝在受到水压时能够保持稳定，不容易发生变形或倒塌。
2. 抗震性能好：拱坝的结构可以有效地分散地震能量，使其具有良好的抗震性能。
3. 适应性强：根据河谷的形状和地质条件，拱坝可以进行多种形式的设计和施工，如单曲拱、双曲拱等。
4. 对河谷形状和地质条件有要求：河谷的宽高比和断面形状会影响拱坝的设计和建设。
例如，U形河谷由于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，因此需要较大的厚度。
总的来说，拱坝由于其独特的结构和工作原理，使其在水利建设中具有重要的应用价值。
什么是拱坝的工作原理
什么是拱坝的工作原理
拱坝是一种常见的大型水利工程结构，其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 重力作用：拱坝的设计通过其自身质量来承受上游水压力以及上游水体的压力。
重力作用使得拱坝能够稳定地承受水压，并防止坝体的倾斜或移动。
2. 弯曲效应：拱坝作为一种横向曲线形状的结构，其本身的曲线形状会在受力作用下发挥一定的弯曲效应。
坝体在上游水体的压力下会产生向下的迎水形状，而在下游则会形成反迎水形状，通过这种弯曲效应，拱坝能够更好地分担水压。
3. 拱效应：拱坝的形状使其能够承受较大的水压，从而产生拱效应。
拱坝上游水体的压力会通过坝墩向下分散，形成水平或斜向的力，这些力能够沿着坝墩和拱体传递到基础，将上游水压转移到坝基上，从而提高拱坝的稳定性。
4. 散力效应：拱坝上游水压力通过拱坝的曲线形状传导到坝体上时，还会产生一定的散力效应。
这些散力不仅可以抵消水压产生的水平力，还可以分散到周围土体中，通过摩擦和颗粒间的拱效应来增加拱坝的稳定性。
综上所述，拱坝的工作原理主要是通过重力作用、弯曲效应、拱效应和散力效应等相互作用来保持拱坝的稳定性和承载能力。
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。
拱坝设计规范
拱坝设计规范1. 引言拱坝是一种常见的水利工程结构，广泛应用于水能利用和水资源管理中。
为了确保拱坝的安全性和可靠性，制定拱坝设计规范是必要的。
本文将介绍拱坝设计规范的一些基本要求和建议。
2. 工程背景拱坝是一种弯曲的水利工程结构，通常用于拦截或蓄水。
它由多个拱形构件组成，通过拱形的力学原理来分散水压，提高结构的稳定性。
拱坝的设计需要考虑水力学、土力学、结构力学等多个因素。
3. 设计原则拱坝的设计应遵循以下原则：•安全性：拱坝应具有足够的抗震和抗洪能力，能够承受外部环境的变化和作用力的影响。
•可靠性：拱坝的设计应具有良好的可靠性，能够在长期使用过程中保持稳定和安全。
•经济性：拱坝的设计应考虑到施工和维护成本，尽量减少对环境和资源的损害。
4. 设计要求拱坝的设计应满足以下基本要求：4.1 水力学要求•最大洪水水位：根据地区的降雨和径流条件确定最大洪水水位，以确保拱坝在洪水期间的安全性。
•流量控制：拱坝应能够控制流量，确保下游水位稳定，不发生泄洪或溃坝等事故。
•波浪冲击考虑：对于暴露在湖泊或海洋中的拱坝，需要考虑波浪的冲击对结构的影响。
4.2 结构力学要求•坝体稳定：拱坝的坝体应具有足够的稳定性，能够承受水压和地震力的作用，不发生滑坡和变形。
•基础承载力：拱坝的基础应具有足够的承载能力，能够分散坝体的重力和水压，保证整体稳定。
•应力分析：通过应力分析确定拱坝结构的合理尺寸和形状，避免应力过大或不均匀引起的结构破坏。
4.3 原材料和施工要求•原材料选择：拱坝的建造应选择合适的建筑材料，具有足够的强度和耐久性，能够满足结构要求。
•施工质量：拱坝的施工质量应符合相关标准和规范，确保结构的稳定和安全。
5. 设计流程拱坝的设计流程包括以下步骤：1.收集工程信息：包括地质、水文、气象等方面的数据，对工程环境有一个全面的了解。
2.确定设计参数：根据工程背景和要求，确定设计的水位、流量、力学参数等。
3.进行概念设计：根据设计参数，进行初步的结构配置和尺寸确定。
拱坝工作原理
拱坝工作原理
拱坝是一种弧形的水利结构，其工作原理主要基于以下几个方面：
1. 拱力原理：当洪水或水库水位上升，水对拱坝产生的压力会沿着坝体的曲面形成一个向下的拱力。
这个拱力可以有效地抵抗坝体上部的自重和洪水压力，使得拱坝能够稳定地承受水压。
2. 重力作用：拱坝的自重也是起到稳定作用的重要因素。
拱坝的设计通常采用较宽的上部和较窄的下部，使得坝体重心位于坝体下部，能够更好地承受洪水的水压，增加坝体的稳定性。
3. 地基作用：当拱坝建造在坚固的地基上时，地基的支撑能够增加拱坝的稳定性。
地基通常采用较稳固的岩石或深层土壤等，能够有效传递水压和坝体重力到地下，防止坝体滑动或倾斜。
4. 加固措施：为了进一步确保拱坝的稳定性，常常采用加固措施，如设置支撑墙、加固带或锚杆等。
这些加固措施能够有效地提高拱坝的承载能力和抗震能力，保障工程的安全性。
总的来说，拱坝的工作原理是通过拱力、重力、地基作用和加固措施等多种因素的综合作用，使得拱坝能够稳定地承受水压和自身重力，确保水库、河流等水体的安全控制和调节。
第十章拱坝
保证坝体承载能力还是存在的。根据国内外拱坝 结构模型试验研究表明，拱坝的超载能力可以 达到设计荷载的5~11倍。 在抗震性能上，由于拱坝是整体性的空间结 构，坝体比较轻韧，弹性较好，只要基岩稳定， 拱坝抗震能力是比较好的。意大利的柯尔费诺拱 坝，高40m，曾遭受破坏性地震，附近市镇的建 筑大都被毁，这个坝却没有裂缝和伤损。我国河 北省邢台地区峡沟水库的浆砌石拱坝，高78m， 在满库情况下曾经受1966年3月的强烈地震，震 后检查坝体，并未发现任何裂缝和损坏。
拱坝按其基本剖面形态分为单曲拱坝、双曲 拱坝两大类。单曲拱坝的垂直横剖面至少有一侧 （上游面）保持铅直，它适用于U形河谷。双曲 拱坝是坝面在垂直方向也有一定曲率，它适用于 V形河谷。
§10-2 拱坝的布置
拱坝布置的任务是结合坝址地形、地质、水 文和施工条件选择坝型，拟定坝体基本尺寸，作 为坝体应力公析的依据。然后反复修改以求得安 全可靠、经济合理的设计方案。 一、拱坝的几何尺寸
2 N sin A pRu cosd
0
A
N pRu 即 如坝体的容许应力为 [σ] ，按强度条件 N/A≤[σ]，可得出所需要的拱圈厚度T为：
T pRu /
由此可知，拱圈的厚度取决于荷载强度p及 拱圈外半径Ru。设拱圈两端的直线距离L为一定 时，Ru越小，相应的2φA越大，拱圈弧长越大， 所需的厚度T越小。以拱圈的体积最小为目标， T pR / 可求出最佳中心角2φA =133º 34´。 合理的拱弧中心角或拱弧半径R不能仅以坝体工 程量的多少为准，还要考虑拱端推力的方向是否 对坝肩岩体的稳定有利。当拱弧中心角越大，即 拱弧半径越小时，找拱端推力的方向越趋向于平 行河岸线，这对坝肩岩体稳定性非常不利；相反，
地质条件是修建拱坝的一个关键问题。河谷两 岸的基岩必须能承受由拱端传来的巨大推力，在任 何工作情况下都能保持稳定，不致危坝体的安全。 理想的地质条件是基岩比较均匀、坚固完整、有足 够的强度、透水性小而且能抵抗风化等。 实际上很难要求坝址地基完全没有节理裂隙或 局部的断层破碎带，但必须经过严格的地基处理。 三、拱坝的形式 河谷地形对拱坝的几何形状有很大的影响。区 分不同形式拱坝的主要参数是：拱弧半径、拱中心 角、拱坝厚度。 按照坝体的拱弧半径和拱中心角，通常可分为（1） 等半径式拱坝；（2）定角式拱坝；（3）变半径式 拱坝等。
拱坝
拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩。
与重力坝相比，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，是一种经济性和安全性都很好的坝型。
平面上呈拱形并在结构上起拱的作用的坝。
拱坝的水平剖面由曲线形拱构成，两端支承在两岸基岩上。
竖直剖面呈悬臂梁形式，底部座落在河床或两岸基岩上。
拱坝一般依靠拱的作用，即利用两端拱座的反力，同时还依靠自重维持坝体的稳定。
拱坝的结构作用可视为两个系统，即水平拱和竖直梁系统。
水荷载及温度荷载等由此二系统共同承担。
当河谷宽高比较小时，荷载大部分由水平拱系统承担；当河谷宽高比较大时，荷载大部分由梁承担。
拱坝比之重力坝可较充分地利用坝体的强度。
其体积一般较重力坝为小。
其超载能力常比其他坝型为高。
拱坝主要的缺点是对坝址河谷形状及地基要求较高。
拱坝的基础处理要慎重对待。
务必查明地质条件的薄弱环节。
在工程措施上要不惜代价彻底解决。
不能轻率处理。
对水文、试验等工作应按规程规范办理，这样才能提高设计精度，不然将造成工程失事的遗留病害。
所以应保证在安全的前提下求经济合理。
拱坝坝址地质条件，一般是上部岩石比下部差，左右岸岸坡均有软弱夹层。
为了使拱坝传给基岩的推力分散，易于保持稳定，中小型拱坝工程，扩大其拱端尺寸，即将坝布置为变截面圆拱成大头拱坝是有效的。
但相对于重力坝，拱坝对坝址岩石基础的要求相对重力坝要少一些。
编辑本段历史沿革拱坝人类修建拱坝具有悠久的历史。
早在一、二千年以前，人们就已意识到拱结构有较强的拦蓄水流的能力，开始修建高10余米的圆筒形圬工拱坝。
13世纪末，伊朗修建了一座高60米的砌石拱坝。
到20世纪初，美国开始修建较高的拱坝，如1910年建成的巴菲罗比尔拱坝，高99m。
20~40年代，又建成若干拱坝，其中有高达221m的胡佛坝（Hoover Dam）。
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
1、拱坝是坝体向上游突出，平面上呈拱形，拱端支撑于两岸山体上的砼或浆砌
石整体结构。
拱坝是周边与岩基连接的高次超静定结构，坝体没有永久性的伸缩缝，地基变形和温度变化对坝体内力影响较大。
因此拱坝对地质、地形条件及坝基处理要求较高；在拱坝的设计中，应考虑地基变形及温度荷载。
2、拱坝理想的地形应是坝址河谷相对宽度较窄，两岸基岩面大致对称，岸坡平
顺无突变且坝两端下游有足够大的岩体支承，这样的地形可以充分发挥拱的作用。
拱坝要求基岩完整、坚硬，质地均匀，有足够的强度，逆水性小．耐风化，没有大断裂构造和软弱夹层等。
3、拱坝要求基岩完整、坚硬，质地均匀，有足够的强度，逆水性小．耐风化，
没有大6
4、拱坝的应力分析方法：纯拱法、拱梁分载法、有限元法、结构模型实验法。
5、拱座的稳定平分析方法：刚刚极限平衡法，有限元法、地质力学模型实验法。
6、拱坝八神泄水方式：坝顶自由溢流、滑雪道式泄流、坝面泄流、坝身孔口泄
流。
7、拱坝坝基处理：坝基开挖、固结灌浆和接触灌浆、防渗帷幕、坝基排水、断
层破碎带和软弱夹层处理。
03-拱坝
2、拱坝的温度荷载
指拱坝封拱形成整体后，在上下游水温、气温周期性变化的影响下，坝 体内产生相对于封拱温度的温度变化所引起的荷载，称为拱坝的温度荷 载。 三部分： 均匀温度变化 沿坝厚的温度梯度变化 非线性温度变化
温度荷载对坝体应力和稳定的影响
当坝体温度低于封拱温度（温降）时，坝轴线收缩，使坝体向下游位移， 产生的弯矩、剪力的方向与水库水压力所产生的相同，但轴力方向相反， 结果是拱端上游面受拉、下游面受压，在拱冠则上游面受压、下游面受拉。 当坝体温度高于封拱温度（温升）时，坝轴线伸长，使坝体向上游位移， 产生的弯矩、剪力的方向与水库水压力所产生的相反，但轴力方向相同， 结果是拱端上游面受压、下游面受拉，在拱冠则上游面受拉、下游面受压。
水平面上拱圈的形状
铅直面上拱坝的典型剖面
拱坝实例： 三圆心拱坝
拱坝实例：抛物线拱坝
2. 坝面倒悬的处理
倒悬度——上下层的错动距离与其高差的比值。 (1) 使靠近河岸坝段上游面维持直立，而河床中部坝段俯向下游。 (2) 使河床中部坝段直立，而河岸坝段向上游倒悬。 (3) 协调两种方案，使河床坝段稍俯向下游，而河岸坝段稍向上游倒悬。
(2) 双曲拱坝—double-curvature arch dam
在V型河谷或其他上宽下 窄的河谷中，如果采用 定半径式拱坝，其底部 会因为中心角过小而不 能满足应力的要求。此 时，宜将水平拱圈的半 径从上到下逐渐减小， 以使上下各层的中心角 基本相等，并在铅直向 设计成一定的曲率，形 成变半径等中心角双曲 拱坝，即定角式拱坝。
局部稳定分析
取任一高程单位高度的拱圈进行计算。
整体稳定分析
情况一：拱座整体沿滑动面向下游滑动 由构造面和临空面组成“楔形体”，包括上游开裂面、临空面、侧裂面、 底裂面。
拱坝
金沙江溪洛渡为混凝土双曲拱坝，坝高278 米。在坝身布设7个表孔、8个深孔与两岸 5条泄洪洞参与渲泄洪水。发电厂房为地下式，分设在左、右两岸山体内，各装机9台。
二滩拱坝
流溪河拱坝位于广东从化， 双曲拱坝，坝高78m，总 库容3.64亿m3，总装机 4.2万kw
二滩水电站位于四川省攀 枝花市雅砻江上，为混凝 土拱坝，坝高：240 米
流溪河拱坝
二滩拱坝
佛子岭水电站
溪洛渡水电站位于金沙江上， 砼双曲拱坝，坝高273m， 总库容115.7亿m3，装机容 量1200万kw
佛子岭水电站位于安徽 霍山淠河上（淮河水 系），为连拱坝，最大 坝高：75.9m
东风水电站位
石门水库位于陕西汉中褒河 上（黄河水系），为混凝土 拱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，最大坝高：88米
拉西瓦水电站枢纽建筑物由混凝土双曲拱坝、坝身泄洪表 孔、深孔、底孔、坝后消力塘、右岸岸边进水口和地下引水发 电系统组成。
一、拱坝的特点
（1）形状特点：平面上凸向上游，大坝上游呈曲线或 铅直，是三面固结的空间壳体。
（2）工作特点： ①荷载大部分由拱传至两岸，另一部分由竖直梁传至
大坝底部基础； ②大坝稳定主要依靠两岸坝肩拱座的反力作用； ③拱圈主要承受轴向压力（大坝应力以压应力为主）。
东风水电站位于贵州省清镇和黔
石
西两县交界的乌江干流上，大坝
门
为双曲拱坝 ，最大坝高173m
拱
坝
龙羊峡水电站
拉西瓦水电站位于青海 黄河干流上，大坝为双 曲拱坝，最大坝高 250m
龙羊峡水电站位位于青海黄河干 流上，大坝为重力拱坝，最大坝 高178m
拉西瓦水电站
4—7 拱坝的坝身泄水
（3）优点：①节省砼工程量，比重力坝省1/3～2/3； ②超载能力强（拱梁作用可自行调整）；③抗震性能好。
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（3）拱坝具有较高的抗震能力:
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。
变圆心、变半径的双曲拱坝高48.8m， 坝顶高程233m，坝顶弧长58.72m， 坝顶中心角104º ，坝顶厚3.3m，坝 底厚5m，厚高比0.102，弧高比 1.203。左岸重力墩高9m，长20m； 右岸重力墩高20m，长16.5m。坝顶 外缘总长95.22m。 采用坝顶挑流的方式泻洪，为 4X40m，总泄量440m3／s
2p (2 p) sin A
或
p T sin A 2
由式（4-2）可见，当应力条件相同时， 2φA越大，拱圈厚度T越小，坝体越经济。 2φA过大,拱圈弧线增长，则工程量增大。 相应抵消了由厚度减小所节省的工程量。 从公式（4-3）可得，当T一定，外荷载、 河谷形状相同时，2φA越大，拱端应力越 小，应力条件越好。若按与工程实际更为 接近的两端固端拱计算，当中心角>120° 时，拱圈截面将无拉应力。 因此，从减少拱圈厚度，改善坝体应力考 虑，选较大的中心角是比较有利的。
实际很难找到理想地质条件，坝基总存在节 理，裂隙，软弱层局部断裂破碎，因此，必 须查明工程地质情况，采取妥善的处理措施， 使其满足设计要求。 如龙羊峡拱坝，高178m，基岩被众多的断层 和裂缝切割，岩体破碎，且位于9度强震区， 但基础经过处理后，达到了设计要求；瑞士 的康脱拉拱坝，有顺河向陡倾角断层，宽 3m～4m，断层本身挤压破碎严重，但经过基 础处理，成功地建成了高220m的拱坝。
第二节
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； 初拟坝体剖面基本尺寸、坝体的平面 布臵等 。 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。
一、水平拱圈布置
1．拱中心角2φA确定 由圆桶公式从应力条件得：
第四章 拱 坝
第一节 概 述
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。
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Leabharlann 图4-1 拱坝平面及剖面示意图
坝体的稳定主要是依靠两岸坝肩的 反力来维持。拱坝的坝肩是指拱坝 所座落的两岸岩体部分，亦称拱座。 拱冠梁系指位于水平拱圈拱顶处的 悬臂梁，一般它位于河谷的最大深 处。
1.拱坝的结构特点
（1）拱作用的结构特点:
拱是一种主要承受轴向压力的推力结构。 拱内弯矩较小，应力分布比较均匀，这 一特点能适应坝体材料（混凝土或浆砌 石）抗压强度高的特性，使材料的强度 得到充分的发挥。对于同一坝址，坝高 相同时，拱坝的体积比重力坝可节省 1/3～ 2/3。
2．地质条件
地质条件对拱坝布置影响很大，对 高坝它是决定坝型的主要因素。 拱坝大部分荷载通过拱作用传到两岸， 坝体的稳定是靠两岸岩体重量和抗剪 强度来维持的。因此，对于拱坝地基 来说，两岸坝肩的岩体必须能够承受 拱端传来的巨大推力。设计时应尽量 地避开有严重地质缺陷的坝址。
理想地质是：基岩均匀单一、坚固完整、 强度高、刚度大、抗水侵蚀和耐风化等。
天 台 里 石 门 水 库
里石门水库位于天台县龙溪始丰溪上。 坝址以上集雨面积296km2，水库以灌溉、 防洪为主，结合发电。水库正常蓄水位 为176m，校核洪水位186.3m，总库容 1.99亿m3。为混凝土双曲拱坝，坝高 74.3m 。坝底宽15.5m，坝顶宽4m，厚 高比0.208。坝顶弧长265.5m，坝顶弦 长208.5m，弦高比2.8。 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。
河谷形状对荷载分配及剖面的影响
由图可见：
L/H＜1.5的深窄河谷中可建薄拱坝； L/H=1.5～3.0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； 当L/H>4.5的宽浅河谷，宜建重力坝或 拱形重力坝。 近代上述界限已被突破。如：奥地利的 希勒格尔斯双曲拱坝，坝高130m， L/H=5.5，TB/H=0.25；我国四川丰都县 联合薄拱坝 L/H达14.25，TB/H=0.25。
（2）按拱坝曲率分类可分类：
单曲拱坝
双曲拱坝（水平及竖向截面均呈曲线形）。
二、拱坝对地形及地质的要求
1．地形条件
地形条件是决定拱坝的结构形式、工程布臵以 及经济性的主要因素。 坝址处河谷形状特征通常用两个指标来表示， 即河谷“宽高比”及“河谷断面形状”。
宽高比（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，因而坝体较薄。当L/H值较大时，坝体较厚。 图4-2给出了22座已建拱坝宽高比与坝体厚高比 的关系曲线，
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。
2．水平拱圈的形态
（1）单心圆拱 （2）三心圆及椭圆拱 （3）抛物线拱 （4）对数螺旋线拱 （5）二心拱
浙江桐坑溪双曲拱坝
桐坑溪1972年建成。位于天台县三茅溪 支流桐坑溪上。枢纽属四等。
主要建筑物有：砌石双曲拱坝、副坝、 引水建筑物和电站 坝址上流域面积10.7km2，多年平均 降雨量1600mm，流量0.324m3／s，径流 量1020万m3;五年一遇设计洪水流量 410m3／s，三百年一遇校核洪水流量 600m3／s，水库正常蓄水位230m．校核 洪水位233.0m，总库容280万m3。设计灌 溉面积8000亩；四个梯级电站总装机容 量2880kw，多年平均发电量700万kwh。
（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。
（5）坝身泄流及施工较为复杂
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；
但从稳定条件考虑，选用过大的中心角将 较难满足坝肩稳定的要求。 图由图4-5（b）可知，最佳中心角2=60°～ 80°一般可比其稍大些。 现代顶拱圈中心角多为90°～110°，对于 坝址河谷平面上是漏斗形，其中心角可适当 加大，一般为110°～120°；当坝址下有软 弱带或坝肩支在较薄的山嘴时，则应适当减 小拱圈中心角，使拱端推力转向岩体内侧， 以加强坝肩稳定。