拱坝的布置步骤(精)
拱坝的布置讲解
对V型山谷，若采用等外半径形式拱坝，势必使底部Φ A 太 小，而不能满足应力要求，为此需要加厚坝体，不经济、不利于 发挥拱坝的优点，这时可将各层拱圈的外半径从上到下逐渐减小， 而使各层拱圈的Φ A基本相等，布置成定角式拱坝。 适于：V型河谷。 优点：应力较好，经济。可以比等外半径式节约30%的工程量。 缺点：两岸倒悬，对施工不利，空库时坝体应力和稳定有问题。 改进：①梁向弯曲，布置成双曲拱坝。 ②改用变半径，变中心角拱坝。 解释：倒悬及倒悬度,n=△y/△x ， △y：△x =1：△x.
响洪甸等外半径重力拱坝
凤滩
• ③优点：形式简单、施工方便、直立的 上游面有利于布置进水口，或泄水建筑 物的控制设备。 • ④缺点：下部拱中心角必然减小，拱的 应力分布不均匀，因此所需断面较大， 极不经济。 • ⑤改进：采用定外圆心，定外半径，而 变内圆心，变内半径的变厚拱形式。
2、等中心角拱坝：
• ② 对泄洪有利----渗气 • ③布置灵活：可较好的解决倒悬度问题 • 缺点：结构复杂，设计、施工较难。
二）圆弧拱坝基本尺寸的拟定：
• 1、基本尺寸包括 • ①悬臂梁尺寸：a、坝顶、底及各个高程的厚度
b、上下游面曲线的方程 ②拱圈尺寸：a、中心角2φ A b、半径R。
φ
A
ΦA
2、悬臂梁尺寸的初步拟定
② TB
• (ⅰ) 考虑因素： a、坝高；b、坝型；c、 河谷地形；d、地质；e、荷载及材料 • (ⅱ) 确定方法：反复试算 • a、 工程类比 • b、 经验公式: • 朱伯芳公式
• • 美国垦务局公式 即（4－15） 任德林公式：
③悬臂梁剖面： ⅰ)常见形状
a、 单曲： 龙羊峡 白山 风滩 响洪甸
§3-3 拱坝的布置
拱坝设计
若坐标原点取在拱冠处，则方程变为：
y x2 / 2Rc （4.2）
抛物线坐标系
y
m
抛物线 y0
xφ
RC φm
抛物线拱坝的设计
在单心圆拱坝里，拱的上游面，
中心线和下游面三条曲线组成同心圆，
通过圆心的径向铅直面正好是三个同 A
C
心圆的法向面，三条线正好重合，它
B
们的中心角都相等。
在抛物线拱坝里，拱的上游面，
• 水平拱曲率半径
水平拱曲率半径的拟定是比较关键的，在利用岩石等 高线的平面图上，分别量得控制高程左右岸的弦长（左右 岸是可以不等的）。根据上面的定义，有：
X A RC tg A
方程中有两个未知量，RC和φA不能同时设定，只能设 定一个再计算另一个，也就是只有一个未知量是独立的， 一半假定φA然后计算Rc。根据在已建的三个工程，顶拱 2φA一般在750-900，底拱φA一般在300左右。
OB
中心线和下游面是三条抛物线，各有
OAOC
各的焦距，所以设计起来要麻烦一些。
由于应力计算用拱的中心线（对于整个坝体则用中曲面）
来进行，所以 设计时我们以中曲面为准。如图4.2，拱圈 的厚度这样确定：以中曲面上任意一点C与其曲率中心O 的连线构成中曲面的曲率半径，它与上下游面交点间的距 离AB作为拱圈的厚度。显然AB点的曲率半径与C 点的曲 率半径是不重合的，它们的似中心角也不相等。
同商定开挖深度，确定地基开挖线。
• 开挖深度
规范规定“一般高坝应尽量开挖至新鲜或微风化 的基岩，中坝应尽量开挖至微风化或弱风化中、 下部的基岩。”
两岸的开挖，应尽量使岸坡平顺，不要出现凸点。 因为有凸点的地方，有应力集中现象；
两岸地形不对称时，不必强调对称性，根据实际 情况确定开挖线；
拱坝布置实例
第7步：坝面检查，就是对已布置好的拱坝进行坝面光滑 程度，坝面倒悬度，各层拱圈圆心在拱冠梁剖面上的连线是否 光滑，中心角等方面进行检查。凡发现有不妥之处，均应进行 修改，直至符合要求为止。 （1）坝面光滑程度及倒悬度检查。自拱冠向两岸沿顶拱 径向切取若干个悬臂梁断面，现右岸切取5个，左岸切取3个共 8个悬臂断面（见图4），依次绘出各剖面，如图7所示。从图 上可以看出坝体表面是光滑平顺的，倒悬度均在0.3以内，满足 混凝土拱坝对倒悬度的要求。
综上所述，可取坝底厚度TB=9m。 拱坝的坝顶厚度和坝底厚度确定后，即可选定合适的拱 冠梁剖面。
第6步：布置其它各高程的拱圈。拱冠梁剖面形状尺寸初 步拟定后，自坝顶往下，每隔5~20m绘制一层拱圈，布置原 则与顶拱相同，要求各拱圈左右半中心角应大致相同，相差 不宜超过5°~10°，各层拱圈圆心在垂直剖面上的连线呈光 滑的曲线。 初步采用等中心角布置，中心角均取100°。
开挖到可利用基岩处的新鲜岩石。 因坝顶高程是67m，不是10的整倍数，在地形图上没有该
等高线，需先按比例在60m和70m高程之间点绘出67m高程等
高线（可假设在某处60m到70m高程之间的地面坡高均匀）。
现根据地质剖面图确定各高程开挖深度，画可利用基岩 等高线地形图，只需在地质剖面图上画两岸各高程的水平连 线，量原地面到可利用基岩线之间的水平距离即可得到开挖 后的可利用基岩等高线。可利用基岩等高线地形图如图4所示。
第二，参照类似工程确定，即工程类比法。翻阅有关资 料可知，坝高在40~50m的拱坝底厚度一般为8~12m不等。 第三，河谷处宽高比L1/H=2.13，故适宜修建中厚拱坝。 中厚拱坝的坝体厚高比TB/H=0.2~0.35，现取TB/H=0.2，则 TB=9.4m。坝址处河谷狭窄，且岩石坚硬，加之坝不算太高， 因此可将坝做得较薄。
拱坝的布置步骤(精)
拱坝布置的步骤图1拱坝倒悬的处理拱坝的布置无一成不变的固定程序，而是一个反复调整和修改的过程。
一般步骤如下：（1）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。
（2）在可利用基岩面等高线地形图上，试定顶拱轴线的位置。
将顶拱轴线绘在透明纸上，以便在地形图上移动、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同。
按选定的半径、中心角及顶拱厚度画出顶拱内外缘弧线。
（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，布置原则与顶拱相同。
各层拱圈的圆心连线在平面上最好能对称于河谷可利用岩面的等高线，在竖直面上圆心连线应为连续光滑的曲线。
（4）切取若干铅直剖面，检查其轮廓线是否光滑连续，有无倒悬现象，确定倒悬程度。
并把各层拱圈的半径、圆心位置以及中心角分别按高程点绘，连成上、下游面圆心线和中心角线。
必要时，可修改不连续或变化急剧的部位，以求沿高程各点连线平顺光滑。
（5）进行应力计算和坝肩岩体抗滑稳定校核。
如不满足要求，应修改布置及尺寸，直至满足拱坝布置设计的总要求为止。
（6）将坝体沿拱轴线展开，绘成拱坝上游或下游展视图，显示基岩面的起伏变化，对于突变处应采取削平或填塞措施。
（7）计算坝体工程量，作为不同方案比较的依据。
图2为在地形图上布置拱坝的示意图。
图2拱坝布置示意图（a）沿拱坝基座轴线的地形横剖面图；（b）拱冠梁剖面；（c）在某高程处切出的水平拱圈1—原地面线；2—新鲜基岩边界线；3—拱坝支座的周界；4—混凝土垫座标签：拱坝布置的步骤。
拱坝平面布置
将AutoCAD图形导入CATIA
在CATIA中进入工程制图模块 打开dwg文件 选中所有图形，复制 进入草图设计模块 粘贴所有图形 在快捷菜单改变图形的属性（颜色等） 可重新投影为工程图
1 确定基岩等高线
根据开挖深度，将原地形线偏移或复制 得到基岩等高线。 隐藏原地面线，通过隐藏/显示按钮。 确定河谷建坝部位的对称线，可简单取 为坝顶轴线与基岩等高线交点之间的垂 直平分线的附近位置。
拱的
对某一特定的坝址，确定最能适应该地 形和地质条件的拱坝。 （1）充分发挥坝体材料强度。 （2）浇筑和开挖的总工程量最小。
主要步骤
1 2 3 4 5 6 7 确定基岩等高线 选择拱坝类型 拟定拱冠梁剖面 布置各层拱圈 坝面检查 体形优化 确定开挖范围
（3）其他拱圈 ） 依次布置其它各层拱圈，试画圆弧。 调整半中心角的大小，使之逐渐变化。 由拱圈厚度得到外弧拱圈。 注意两个相合约束（圆心与轴线相合， 端点与基岩等高线相合）
5 坝面检查
（1）拱冠梁处的圆心轨迹线平顺、光滑 ）拱冠梁处的圆心轨迹线平顺、
将圆弧半径复制到拱冠梁剖面，然后置 为水平，用样条曲线连接起来即可。
（2）坝面倒悬度： ∆α/ ∆H〈0.3 ）坝面倒悬度： 〈
6 体形优化
根据应力稳定计算结果，修改坝体体形 及尺寸。 满足应力稳定的条件下尽量减少坝体体 积。
7 确定开挖范围
用曲线光滑连接各层拱圈内弧与基岩等 高线的交点。 隐藏基岩等高线，显示原地面线。
从每层拱圈与基岩线交点开始，间隔一 定施工间距，再以1：0.5-0.7的坡比， 开挖到地面，确定与地面的交点。 将开挖的交点用曲线光滑连接起来。 地面等高线中断于开挖边界便于观察。
测量半中心角，使两个角度都在50-60度 之间，必要时可调整轴线位置。 偏移顶拱厚度，得到外拱弧段。
拱坝施工工艺流程
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《水工建筑物》第三章：拱坝的布置及荷载、应力及稳定分析、坝身构造及优化、地基处理等基础知识
单曲拱坝
双曲拱坝
（3）按构造 周边缝拱坝：在靠近坝基周边设置永久缝的拱坝； 空腹拱坝：坝体内有较大空腔的拱坝。
四、拱坝的发展概况
●最古老拱坝遗址是古罗马时期建于法国南部的鲍 姆拱坝，坝高约12m。13世纪伊朗修建的库力特拱坝， 高达60m，这个记录一直保持到20世纪初。
曲线等于上游面的曲线加上 T(z) 。
■单曲拱坝，拱冠梁上游面是铅直线，下游面 是倾斜直线或几段折线。
三、拱坝布置的步骤和原则
（一）步骤
1.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。
2.在可利用基岩面等高线地形图上，试定顶拱 轴线的位置。以顶拱外弧作为拱坝的轴线。顶拱 轴线的半径可用 ＝0.6L1，或参考其他类似工程初 步拟定。将顶拱轴线在地形图上移动，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近。按选定的半 径、中心角及顶拱厚度画出顶拱内外缘弧线。
图4–12 拱冠梁剖面尺寸示意图 1–凸点；2–拱冠顶点的铅垂线
根据我国对东风、拉西瓦等11座拱
坝的β 1、β 2和S值的敏感性计算分析， 其适合范围是：β 1＝0.6～0.7，β 2＝0.15～0.2，S＝
0.15～0.3。对基岩变形模量较高或宽高比较大的河
谷，β 1、β 2取小值、S取大值。定出A、B、C三点位
L/H=6.0，T/H＝0.29。
2. L/H相同，不同河谷形状的比较
（a）V型河谷；（b）U型河谷
1–拱荷载；2–梁荷载
★V形： 适于发挥拱的作用， 靠近底部水压强度最大，但拱跨 短，因之底拱厚度仍可较薄；
拱坝工程施工工序
拱坝工程施工工序拱坝是水利工程中常见的一种建筑结构，主要用来拦截河流、湖泊等水体，形成水库，同时也可以发电、灌溉等多种功能。
在拱坝的建设中，施工工序是至关重要的，它直接影响到拱坝的质量和安全。
下面将介绍拱坝工程的施工工序。
一、前期准备工作在拱坝工程开始之前，首先需要进行前期准备工作。
这包括选址、勘测、设计和施工方案的制定等。
选址要考虑到地质、水文等因素，确保拱坝的安全性。
勘测需要详细了解地形地貌，为设计提供准确的数据。
设计是拱坝工程的基础，要根据具体情况确定拱墙的高度、断面形式等参数。
施工方案要合理安全，提前做好各项准备工作。
二、基础工程施工拱坝的基础工程是整个工程的基础，施工质量直接影响到整个拱坝工程的安全性。
基础施工主要包括地基处理、基坑开挖和基础浇筑等工序。
地基处理是确保基础承载力的关键，可以采取加固、灌浆等方式。
基坑开挖要保持坡度、防止塌方，确保施工安全。
基础浇筑要注意混凝土的配比和震捣，确保基础的牢固性。
三、拱墙施工拱墙是拱坝结构的关键部分，承担着水压和地质荷载等作用。
拱墙的施工主要包括模板安装、钢筋绑扎和混凝土浇筑等工序。
模板的安装要保持水平、垂直度，确保拱墙的准确度。
钢筋的绑扎要符合设计要求，确保拱墙的受力性能。
混凝土的浇筑要分层、震捣，确保拱墙的密实性和抗渗性。
四、坝面施工坝面是拱坝工程的上部结构，要求平整、整齐。
坝面施工主要包括坝面开挖、覆土、铺砌等工序。
开挖要按照设计要求进行，确保坝面的平整度。
覆土要采用合适的材料，确保坝面的抗冲刷性。
铺砌要注意石料的选用和铺设方式，确保坝面的美观和使用性。
五、辅助设施施工拱坝工程的辅助设施包括泄洪设施、导流设施等，是确保拱坝安全运行的保障。
这些设施的施工要符合设计要求，确保其功能正常。
泄洪设施的施工要注意排水系统和启闭机构的安装。
导流设施的施工要注意流速和水头的控制，确保水流平稳。
综上所述，拱坝工程的施工工序是一个系统工程，需要各个环节的精心安排和配合。
第三节 拱坝的布置
第三节拱坝的布置一、拱坝断面尺寸的初步拟定当坝高已定，坝体待定的基本尺寸主要是：拱圈的平面形式及各层拱圈轴线的半径和中心角，拱冠梁上下游成的形式以及各高程的厚度。
首先要拟定的是平面拱圈的形式及其中心角、半径和厚度，以及拱冠悬臂梁的尺寸。
圆弧形拱圈的中心角、半径和厚度拱坝的水平拱圈以圆弧形最为常用。
图3-10为从拱坝任意高程取的单位高度的等截面圆拱，设拱圈的外半，拱圈中心线半径为，中心角为，在沿外弧均布水压力平衡条件可得“圆简公式”为：径为图3.10 圆弧拱圈水平拱圈的较优形态合理的拱圈形式应当是压力线接近拱轴线，使拱截面的压应力分布趋于均匀，从工程力学可知，当单独一个拱圈在上游面承受匀布水压力时，其最合理的形态为圆弧拱。
但是对于拱坝来说，由于其结构性能具有水平拱和垂直梁的作用，拱梁的系统共同承担外荷载，且水平拱所分担的水压力部分往往是非匀布的，通常是从拱冠向拱端逐渐减少（图3-1c）的。
因此最经济合理的拱圈形大辩论就不一定是圆弧拱，实际采用时需综合考虑经济、设计及施工等因素。
铅直剖面（拱冠梁）的形式和尺寸在拱坝的轴线和拱圈平面形式确定之后，铅直剖面可以拱冠梁为代表，初步拟定其尺寸。
1、坝顶厚度坝顶厚度应根据剖面设计确定，并满足运行、交通要求，一般不应小于3m。
坝顶厚度还可按下列经验公式估算：式中H——坝高(m)L1——坝顶高程外两拱端新鲜基岩之间的直线距离（m）；R辆——顶拱轴线的半径（m），初估时可取，此时相当于顶拱中心角为113°。
在实际工程中常以顶拱外弧作为拱坝的轴线。
2、坝底厚度拱坝的坝底厚度主要取决于坝高和河谷形状。
设计时可参考已建成的坝高和河谷形状大致相近的拱坝来初步拟定，再通过计算和修改布置定出合适的尺寸。
作为拱坝优选的初始方案，坝底厚度可按下式计算：式中K——经验系数，一般可取K=35×10-4——分别为第一层及倒数第二层拱圈处两拱端新鲜基岩面之间的直线距离（m）；3、拱冠梁的形态和尺寸拱冠梁剖面的形态对拱坝的竖直曲率和自重应力有很大影响。
§2-2拱坝的布置拱坝的布置
选择坝型、尺寸 、平面布置，以满 足应力和稳定要求 ，运行要求，经济 要求。
开始在地形图上进行布置选择拱圈型式、悬臂梁的型式倒悬度检查应力分析结束稳定分析§2-2 拱坝的布置拱坝的布置— 2.2.1 拱圈形状与尺寸— 合理的拱圈型式应当是压力线接近拱轴线，使拱 截面的压应力分布趋于均匀。
— 由工程力学知，拱圈在匀布荷载作用下，其合理 拱轴线为一圆弧。
— 圆筒公式： — — 拱圈厚度：—— （2-1）N pR = 0 [][]2[]sin N pR pB d s s s j === 拱坝的布置中心角与拱圈厚度的关系:中心角大一些,拱圈厚度小一 些,拱圈内力小一些,因此适当加大中心角是有利的。
但 过大的中心角将使拱端弧面的切线与河岸等高线的夹 角变小,降低拱座的稳定形性。
同时增加了拱圈长度，工程量不经济。
拱坝的布置— 根据经验：— 拱圈最大中心角高程：0.4～0.7倍坝高 — 混凝土坝拱圈最大中心角：75～110゜ — 浆砌石坝拱圈最大中心角：80～110゜ — 坝底部中心角：50～80゜ — 中小型拱坝可用公式（2-1）初估拱圈厚度，但允许 应力值只能采用容许压应力的一半。
拱坝的布置最合理的拱圈不一定是圆弧，还可能有其他型式,如 三圆心拱、椭圆拱及抛物线拱等。
实际采用时需综合考虑经济、施工等因素，选择合理的拱圈型式。
(a)等厚度圆; (b) 抛物线拱厚度； (c) 三圆心拱； (d) 椭圆拱；(e)变厚圆拱；(f) 变厚非圆拱拱坝的布置（内径、外径、圆心、中心角） 对底部狭窄的“V”字形河谷，宜将各层拱圈外半 径由上至下逐渐减小，可大大减少坝体方量。
拱坝应力条件 较好，梁呈弯 曲形状,兼有拱的作用,更经济，但有倒悬出现，设计及施工较复杂，对“V”、“U”型河谷都适用.Ø等中心角变半径 拱坝的布置Ø变圆心变半径 （内径、外径、圆心、中心角） 让梁截面也呈弯曲形状，因此悬臂梁也具有拱的作用； 同时具有水平向和垂直向的双向曲率。
拱坝布置实例
第3步：确定拱坝的对称中心线。拱坝的对称中心线即为 各层拱圈圆心在水平面上的轨迹线，一般分两种情况来确定： 当河谷断面对称时，即以河谷对称中心线作为拱坝的对称中心 线，这是最理想的情况；当河谷断面不对称时，可用顶拱或 1/3坝高处拱圈弦线的垂直平分线作为该拱坝的对称中心线， 其它拱圈可稍有偏差，但左、右半中心角相差不应超过 5°~10°，否则将会使坝休应力不均匀。 该例属于河谷断面不对称的情况，因此，暂且取顶拱弦长 的垂直平分线作为拱坝的对称中心线，如图4中的B-B线。
②任德林公式：
TB / H 0.132 L1 / H
0.269
2H 1000
2 47 0.269 TB 0.132 100 / 47 47 12.0m 1000
③美国垦务局公式：
TB 3 0.0012HL1L2 ( H /122) H /122 3 0.0012 47 100 47 (47 /122) 47 /122 5.7m
第5步：确定拱冠梁形状尺寸，绘制拱冠梁断面图。拱冠 梁断面是对其它拱圈进行布置的依据，其绘制首先要确定坝 顶厚度TC和坝底厚度TB。TC已定出。坝底厚度TB是拱坝剖面 设计的一项控制数值，一般可按如下三点来确定： 第一，经验公式计算。 ①朱伯芳公式：
TB 0.35 L1 L2 H 9.8 [ ]
一、基本资料
设在某一山区性河流上的狭谷地段，岩石坚硬，性质均一， 具有修建拱坝的理想地形地质条件。该处的河谷地形图和地 质剖面图分别如图1Байду номын сангаас图2，比例为1:1000，由水库调洪演算 已定出水库设计洪水位和校核洪水位，继而根据坝的级别及 库区风速和水库吹程等因素定出坝顶高程为67m，河床底高 程为20m，且河床底处为可利用基岩，不需开挖，但两岸均 需开挖，现要求进行拱坝的平面布置。
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。
试论拱坝设计的步骤与方法
试论拱坝设计的步骤与方法作者：何达威来源：《现代企业文化·理论版》2010年第17期摘要:现代水工设计中,拱坝的优化设计已日趋成熟。
但是,拱坝设计中要应对的因素也是千变万化的。
文章主要基于实际经验出发,分析认为拱坝设计应遵从科学规律,从而达到设计优化的目的。
关键词:拱坝设计;拱坝坝体;坝内布置一、拱坝坝体布置的步骤与方法第一,确定拱坝轴线、顶拱和拱圈形式。
第二,确定拱冠梁的剖面形式和尺寸。
在拱坝轴线、顶拱和拱圈形式确定之后,即可确定拱冠梁的剖面形式和尺寸,包括坝顶部厚度、坝底部厚度和剖面形状(或上游面曲线)。
第三,坝体平面布置。
坝体平面布置的一般步骤如下:(1)根据坝址地形地质资料,确定开挖深度,绘出利用岩石面(开挖后的表面)的等高线平面图;(2)综合考虑坝址地形、地质、水文、施工及运用条件等,选择适宜的拱坝坝型;(3)按照前述方法初步拟定拱冠梁断面形式和尺寸; (4)在地形图上进行拱坝平面位置的初步布置,要求拱弧近似对称于中心线,初步选定中心角及半径,中心角一般为90°～100°左右。
选定中心角后,先定坝顶拱圈,再绘制坝底拱圈,然后初拟圆心轨迹线,并从上往下绘制各层拱圈;(5)在拱坝布置图上截取几个剖面,检查悬臂梁外部轮廓是否光滑,倒悬是否过大,在总体上是否遵循连续原则。
当实际地形变化不连续时,可采取适当的结构措施,如布置重力墩、推力墩、垫座和开挖处理等方法调整地形;(6)根据所拟拱圈尺寸,进行坝体工程量计算、应力分析稳定审核,根据计算成果,再按需要修改各部分尺寸,重复上述工作,直至获得符合技术经济要求的坝体轮廓布置为止。
二、拱坝设计分析(一)拱坝坝体的应力分析1.拱坝的荷载。
拱坝的荷载包括静水压力、动水压力、自重、泥沙压力、冰压力、浪压力、扬压力、温度作用以及地震作用等,基本上与重力坝相同。
但由于拱坝本身的结构特点,有些荷载计算方法及其对坝体应力的影响与重力坝不尽相同,设计中需要注意。
水工建筑物-拱坝(第四章)资料
温升对坝肩稳定不利
c.坝体内温度变化规律
(1)均匀温度变化tm—引起坝体均匀伸长或缩 短
(2)沿坝厚温度梯度变化td—引起挠曲 (3)非线性变化tn—引起表面变形(裂纹) d.温度荷载的计算
(1 )t 平 板 热2 传2 t 导
T 2
c
边界条件：
X=0时 t'' A2cos()
▪ 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 ▪ 举例：意大利瓦依昂拱坝失事 ▪ 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
7.坝身可以泄洪
四、拱坝对地形地质的要求
X=T时 t' A1cos
t
2
2t T 2
c
t m
1 2
A 1 cos
( 1 ) A 2 cos
( 1 )
t d 2 A 1 cos ( 2 ) A 2 COS ( 2 )
1 1
1
1
4
2 ( ch cos )
ch cos
第三节 拱坝的荷载
一、设计荷载及其特点
水平方向(径向)的荷载：静水压力
泥沙压力
冰压力
垂直方向的荷载：
浪压力 地震荷载 自重
顺河向 垂直河向
水重
扬压力
浮托力
温度荷载:
地基变形
拱坝荷载的特点:
1.自重由谁承担?------与封拱时间的有关 由梁承担 封拱—拱坝是分块浇筑的，为了使其发 拱梁共同承担
挥拱的作用，用灌浆的方式将各 浇筑块连接起来的工程措施。 2.扬压力—由梁承担，扬压力的影响较小，约
双曲拱坝平面布置(精)
双曲拱坝
近代拱坝设计的趋势是尽可能建造双曲拱坝（下图1）。
前述的变半径、变中心角拱坝在整体形状上已具有双向曲率的结构。
双曲拱坝的主要优点是：梁系呈弯曲的形状，兼有垂直拱的作用，垂直拱在水平拱的支撑下，将更多的水荷载传至坝肩；垂直拱在水荷载作用下上游面受压，下游面受拉，而在自重作用于下则与此相反，因而应力状态可得到改善，材料强度得到更充分的发挥。
双曲拱坝易使各层拱圈中心角趋于理想，更适用于V形或梯形河谷。
双曲线拱坝在国内也有所发展，例如有广东泉水薄拱坝（图2），湖南东江双曲拱坝（高度157m）等。
根据坝址河谷形状选择拱坝体形时，应符合下列规定：V形河谷，可选用双曲拱坝。
U形河谷，可选用单曲拱坝。
介于V形与U形之间的梯形河谷，可选用单曲拱坝或者双曲拱坝。
当坝址河谷的对称性较差时，坝体的水平拱可设计成不对称的拱，或采用其他措施。
当坝址河谷形状不规则或河床有局部深槽时，宜设计成有垫座的拱坝。
当地质、地形条件不利时，选择拱坝体形应符合下列要求：可采用两端拱圈呈扁平状、拱端推力偏向山体深部的变曲率拱坝；可采用拱端逐渐加厚的变厚度拱或设垫座的拱坝；当坝址两岸上部基岩较差或地形较开阔时，可设置重力墩或推力墩与拱坝连接。
图1双曲拱坝
1—围堰；2—施工导流隧洞进口；3—发电隧洞；4—泄水隧洞；5—施工泄水隧洞；6—溢洪道
图2泉水薄拱坝标签：双曲拱坝。
拱坝的布置
b、 双曲：如：东风、东江、紧水滩、石门、泉水
世界知名拱坝拱冠 梁剖面 19－胡佛H=223m 28－莫瓦桑H=237m 30－瓦依昂H=262m 30 H=262m
世界知名拱坝拱冠梁剖面
34－格兰峡H=217m 37－柯恩布赖茵H=200m 38－英古里H=272m 39－萨扬舒申斯克H=245m
稳 n=NA/SA 定 性
φ
•
另外，从集中力的扩散角来讲，因此 要求 a、拱轴线的切线方向与可利用岩石等 高线的夹角≥350 b、拱圈内弧面的切线方向与可利用岩 石等高线的夹角≥300 由此可见，在平顺河谷最大中心角不 能超过1100。
• ⅳ)φA对经济的影响： • φA大，轴线长，拱端开挖量大。但φA大可以减
4、 双曲拱坝：
对变半径、变中心角，定角式拱坝如果在坝体 1/5~1/3处向上游突出，使悬臂梁也成为弯曲的形状， 就成了双曲拱坝。 • 优点：① 具有壳体作用 安全度高。 • a、各层拱圈的φA 均能接近理想的角度，拱向应力好。 •
• • • • • b、梁的弯曲。外荷→水平位移→竖向位移→受阻→ M↘和N↗，改变梁的应力。 c、外荷在梁中部产生的应力与自重应力正好相反， 可改善梁中部应力。 d、增加拱座的垂直压力，改善稳定
Ⅰ) 拱坝布置的任务：
• 根据拱坝的自然条件，施工条件和运用要求选 择拱坝的坝型，拟定坝体的基本尺寸，并进行 平面布置，然后经过应力、稳定分析，反复修 改，最后确定一个既安全又经济的设计方案。 • 由于拱坝的类型很多，不同的类型，其基本尺 寸和平面布置均有一定的差别，但布置的方法 及考虑问题的出发点是一致的。因此，本课程 主要讲授圆弧拱坝的布置。对其他类型的拱坝 布置同学们以后找有关资料自学。
• 总之： • a、 φA越大，拱圈最大应力变小，最小应力 变大，使拱圈应力趋于均匀，对拱圈应力有利 • b、 T/L越大，拱圈最大最小应力均变小，因 此对压应力有利，对拉应力不利。 • c、 在其他因素一定时，φA越大，满足应力 要求的T/L越小。
等半径拱坝平面布置(最全)word资料
等半径拱坝拱坝平面布置形式一般有：等半径拱坝，等中心角拱坝，变半径、变中心角拱坝，双曲线拱坝的布置。
等半径拱坝水平拱圈从上到到下采用相同的外半径R U，拱坝上游坝面为铅直圆筒面，拱圈厚度随水深逐渐加厚，下游面为倾斜面，各层拱圈内外弧的圆心均位于同一条铅直线上，即为等半径拱坝[图1（a）]，又称定圆心等外径拱坝。
它适用于U形或较宽的梯形河谷，各层拱圈均能采用较大的中心角，有利于拱作用的发挥和减小坝体厚度，同时还具有结构简单、设计、施工方便，直立的上游面便于进水口或泄水孔控制设备的布置等优点，中、小型拱坝采用较多。
图1拱坝的平面布置（a）定圆心等外径拱坝；（b）双曲拱坝当需坝顶溢流时，为使泄水跌落点离坝趾较远，也可采用定圆心等内半径变外半径的布置形式，使坝的下游面为铅直圆筒，上游面为倾斜面。
标签：等半径拱坝标题：图1单根避雷针滚球法计算保护半径示意图篇名：智能建筑雷电电磁脉冲防护系统探讨说明：接闪器金属体(或者单根避雷针)在hx高度的水平面上的保护半径。
rx=h(2hr-h)-hx(2hr-hx)式中:rx为避雷针在hx 高度的水平面上的保护半径(m);hCJFD2001标题：图1折线法确定的避雷针保护范围2滚球法确定避雷针的保护范围篇名：折线法和滚球法确定避雷针保护范围的安全性分析说明：以单支避雷针的保护范围为例进行分析说明。
单支避雷针的保护范围如同一顶草帽,由折线构成上下两个圆锥形的保护空间[1],如图1所示。
若避雷CJFD2001标题：图2滚球法确定的避雷针保护范围3折线法与滚球法保护范围比较篇名：折线法和滚球法确定避雷针保护范围的安全性分析说明：单支避雷针的保护范围按下列方法确定[4](见图2):若避雷针高度为h,在距地面高度hr(hr为滚球半径,根据不同建筑物的防雷等级而确定,第一类防CJFD2001标题：图2“滚球法”单支避雷针的保护范围篇名：避雷针保护范围的计算方法说明：应用滚球法,避雷针在地面上的保护半径的计算可见以下方法及图2。
拱坝施工工艺流程
拱坝施工工艺流程一、基础处理。
拱坝对基础的要求那是相当高的。
就好比盖房子得有个稳固的地基一样。
基础要是不处理好，那拱坝就像是在沙滩上建城堡，随时可能出问题。
要先把基础的岩石给清理干净，那些松散的、破碎的岩石都不能留着。
然后呢，还得对基础进行加固处理，可能会用到灌浆的办法，就像给基础的岩石打针一样，把水泥浆灌进去，让岩石变得更结实，这样才能承受拱坝巨大的压力。
二、坝体分缝分块。
拱坝的坝体可不是一个整体就建成的哦。
得把它分成一块一块的来施工。
这就像是搭积木，一块一块搭起来就成了一个大拱坝。
分缝是很有讲究的，要考虑到坝体的受力情况，温度变化等因素。
如果缝分不好，坝体在受到各种力的时候就可能会出现裂缝之类的问题。
这些缝呢，有的是横缝，有的是纵缝，就像给坝体划分了不同的区域，每个区域按照一定的顺序来施工。
三、混凝土浇筑。
混凝土浇筑可是拱坝施工的重头戏。
在浇筑之前，要先把混凝土搅拌好。
这个混凝土的配比那也是很关键的，就像做菜得有个合适的配方一样。
水泥、沙子、石子还有水的比例要刚刚好，这样才能保证混凝土的强度和性能。
然后把搅拌好的混凝土运到施工现场。
在浇筑的时候，得一层一层的浇，不能一下子倒太多。
就像堆沙子一样，一层一层堆起来才会比较稳固。
而且在浇筑过程中，还得用振捣器振捣，让混凝土密实，就像给它做个按摩，把里面的气泡都给震出来，这样坝体的质量才会好。
四、温度控制。
温度对拱坝施工影响可大了。
混凝土在浇筑之后，会产生热量，如果热量散发不出去，坝体内部的温度就会升高，这就可能导致坝体出现裂缝。
所以呢，得采取措施来控制温度。
比如说，在混凝土里面埋设冷却水管，就像给坝体装了个小空调一样。
让冷却水在管里流动，把热量带走。
还有就是选择合适的施工时间，在温度比较低的时候施工，这样混凝土产生的热量相对就会少一些。
五、坝体接缝灌浆。
当坝体的各个块都浇筑得差不多的时候，就要进行接缝灌浆了。
这就像是把之前分开的坝体再给连接起来。
灌浆的材料要选好，得保证灌浆的质量。
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拱坝布置的步骤
图1拱坝倒悬的处理
拱坝的布置无一成不变的固定程序，而是一个反复调整和修改的过程。
一般步骤如下：
（1）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。
（2）在可利用基岩面等高线地形图上，试定顶拱轴线的位置。
将顶拱轴线绘在透明纸上，以便在地形图上移动、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同。
按选定的半径、中心角及顶拱厚度画出顶拱内外缘弧线。
（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，布置原则与顶拱相同。
各层拱圈的圆心连线在平面上最好能对称于河谷可利用岩面的等高线，在竖直面上圆心连线应为连续光滑的曲线。
（4）切取若干铅直剖面，检查其轮廓线是否光滑连续，有无倒悬现象，确定倒悬程度。
并把各层拱圈的半径、圆心位置以及中心角分别按高程点绘，连成上、下游面圆心线和中心角线。
必要时，可修改不连续或变化急剧的部位，以求沿高程各点连线平顺光滑。
（5）进行应力计算和坝肩岩体抗滑稳定校核。
如不满足要求，应修改布置及尺寸，直至满足拱坝布置设计的总要求为止。
（6）将坝体沿拱轴线展开，绘成拱坝上游或下游展视图，显示基岩面的起伏变化，对于突变处应采取削平或填塞措施。
（7）计算坝体工程量，作为不同方案比较的依据。
图2为在地形图上布置拱坝的示意图。
图2拱坝布置示意图
（a）沿拱坝基座轴线的地形横剖面图；（b）拱冠梁剖面；（c）在某高程处切出的水平拱圈
1—原地面线；2—新鲜基岩边界线；3—拱坝支座的周界；4—混凝土垫座
标签：拱坝布置的步骤。