拱壩一、 拱壩的特點
1、 固結於壩基的空間殼體結構，平面上呈拱形
2、 既有拱的作用又有量的作用
3、 應力分布均勻，有利於材料強度發揮，節約工程量
4、 高次超靜定結構，區域性應力屈服時應力，拱梁可以應力重分配，超載能力強（可以達到設計荷載的5～15倍）
5、 壩身不設永久縫，溫度荷載影響顯著
6、 壩肩穩定很重要
7、 幾何形狀複雜，施工有難度，材料強度和防滲要求高
二、拱壩壩址的地形和地質條件
(一)對地形的要求
地形條件是決定拱壩結構形式、工程布置以及經濟性的主要因素。理想的地形應是左右兩岸對稱，岸坡乎順無突變，在平面上向下游收縮的峽谷段。壩端下游側要有足夠的岩體支承，以保證壩體的穩定
1）河谷的形狀特徵常用壩頂高程處的河谷寬度l與最大壩高h的比值，即「寬高比」來表示。拱壩的厚薄程度，常以壩底最大厚度t和最大壩高h的比值，即「厚高比」來區分
(二)對地質的要求
理想的地質條件是，基岩比較均勻、堅固完整、有足夠的強度、透水性小、能抵抗水的侵蝕、耐風化、岸坡穩定、沒有大斷裂等。實際上很難找到沒有節理、裂隙、軟弱夾層或區域性斷裂破碎帶的天然壩址，應採取妥善的地基處理措施
拱壩的荷載及其組合
一、拱壩的設計荷載
拱壩的設計荷載包括：靜水壓力、動水壓力、自重、揚壓力、泥沙壓力、冰壓力、浪壓力、溫度作用以及**荷載等．基本上與重力壩相同。但由於拱壩本身的結構特點．有些荷載的計算及其對壩體應力的影響與重力壩不盡相同。
本節只介紹這些荷裁的不同持點。
(一) 一般荷載的特點
(1)水平徑向荷載。水平徑向荷載包括：靜水壓力、泥沙壓力、浪壓力及冰壓力。
(2)自重。自重產生的變位在施工過程中已經完成，全部自重應由懸臂梁承擔，懸臂梁的最終應力是由拱梁分載法算出的應力加上由於自重而產生的應力。
灌漿前的自重作用應由梁系單獨承擔，灌漿後澆築的混凝土自重參加供梁分載法中的變位調整。有時為了簡化計算，也常假定自重全由梁系承擔。
(3)水重。(4)揚壓力。
(二)溫度作用
當壩體溫度低幹封拱溫度時，壩軸線收縮，使壩體向下游變位，見圖4—12(a)。當壩體溫度高於封拱溫度時，壩軸線伸長，使壩體向上游變位，見圖4—12(b)。在一般情況下，溫降對壩體應力不利；溫公升將使拱端推力加大．對壩肩岩體穩定不利。
(三)**荷載
**荷載包括：**慣性力、**動水壓力和動土壓力。
三心圓拱由三段圓弧組成，通常是兩側弧段的半徑比中間的大,從而可以減小中間弧段的彎短，使壓應力分布趨於均勻．改善拱端與兩岸的連線條件，更有利於壩肩的岩體穩定。
當河谷地形不對稱時，可採用人工措施使壩體盡可能接近對稱，方法有①在較陡的一岸向深處開挖，②在較緩的一岸建造重力墩，③設定墊座及周邊縫等。在有的情況下也可採用不對稱的雙心圓拱布置，
拱壩布置基本原則是：壩體輪廓力求簡單，避免有任何突變
(二)拱端的布置原則
(三)壩面倒懸的處理
由於上、下層拱困半徑及中心角的變化、壩體上游面不能保持直立。這種上、下層的錯動距離與其間高差之比稱之為倒懸度。
大致可歸納為以下幾種方式：
(1)使靠近岸邊的壩體上游面維持直立．這樣，河床中部壩體將俯向下游
(2)使河床中間的壩體上游面維持直立，而岸邊壩體向上游倒懸．見圖(b)；
(3)協調前兩種方案，使河床段壩體稍俯向下游，岸坡段壩體稍向上游倒懸
拱壩的應力分祈
(一)純拱法
純拱法假定壩體由若干層獨立的水平拱圍疊合而成，每層拱圍可作為彈性固端拱進行計算。
由於純拱法沒有反映拱之間的相互作用，假定荷載全部由水平拱承擔，不符合拱壩的實際受力狀況，因而求出的應力一般偏大，尤其對重力拱壩，誤差更大。
(二)拱梁分載法
供梁分載法是將拱壩視為由若干水平供困和豎直懸臂梁組成的空間結構，壩體承受的荷載一部分由拱系承擔．一部分由梁系承擔，拱和梁的荷載分配由供系和梁系在各交點處變位一致的條件來確定。荷載分配以後，梁是靜定結構，應力不難計算；拱的應力可按純拱法計算。
供冠樑法是一種簡化了納拱梁分載法。它是以拱冠處的一根懸臂梁為代表與若干水平拱作為計算單元進行荷載分配、然後計算拱冠梁及各個拱圈的應力，計算工作量比多拱梁分載法節省很多。供冠樑法可用於大體對稱、比較狹窄河谷中的拱壩的初步應力分析。
(三)有限元法
有限單元法適用性強，可用於解算體形複雜、壩內有較大的中孔或底孔、設有墊座或重力墩以及壩基內有斷層、裂隙、軟弱夾層的供壩在各種荷載作用下的應力和變形。還可以求解**對壩體——壩基——庫水相互作用的動力反應，是拱壩應力分析的一種有效方法。
(四)殼體理論計界方法
(五)結構模型試驗
拱壩的壩身洩水
一、拱壩壩身洩水方式
拱壩壩身的洩水方式為：自由跌流式、鼻炊挑流式、滑雪道式及壩身洩水孔式等。
(一)自由跌流式
適用：對於比較簿的雙曲拱壩或小型拱壩，溢梳頭部通常採用非真空的標準堰型。這種型式適用於基岩良好，單寬洩洪量較小的情況，且壩下必須設有防護設施。
(二)鼻坎挑流式
特點：為使洩水跌落點遠離壩腳，常在溢流堰頂曲線末端以反弧段連線成為挑流鼻坎。
(三)滑雪道式
特點：滑雪道式洩洪是拱壩特有的一種洩洪方式，其溢流面由溢流壩頂和與之相連線的洩槽和調流鼻坎組成，而洩槽為壩體輪廓以外的結構部分。
優點：挑距較遠，洩槽下可布置電站廠房。
適用：用於流量大的薄拱壩
(四)壩身洩水孔式
拱壩的構造
二、拱壩分繞與接縫處理
拱壩是整體結構．為便於施工期間混凝土散熱相降低收縮應力，防止混凝土產生裂縫，需要分段澆築．各段之間設有收縮縫，在壩體溫凝土冷卻到年平均氣溫左右．混凝土充分收縮後，再用水泥漿封填、以保證壩的整體性。
類別：收縮縫有橫縫和縱縫兩類．
布置：橫縫是半徑向的，間距一般取15—20m在變半徑的拱壩中，為了使橫縫與半徑向一致，必然會形成乙個扭曲面。縫內設鉛直向的梯形鍵槽，以提高壩體的抗剪強度。
拱壩厚度較薄，一般可不設縱縫．為方便施工，一股採用鉛直縱縫．到縫頂附近應緩轉與下游壩面正交．避免澆築塊出現尖角。
六、墊座與周邊縫
對於地形不規則的河谷或區域性有深槽時，可在基岩與壩體之間設定墊座，在墊座與壩體間形成周邊縫。周邊縫一般做成二次曲線或卵形曲線，使墊座以上的壩體盡量接近對稱。在徑向斷面上，周邊縫多數為圓弧曲線，也有的做成一般弧線，或直線。
墊座與周邊縫的作用：
①改變壩體與壩基面直接連線的邊界條件，消除河谷形狀和地基地質條件上的缺陷
②有利於深入比較選定壩的體形
③改善壩體上游面的應力狀態，減小上游面的豎向拉應力和彎矩
④提前澆築墊座有利於覆蓋和保護基岩
七、重力墩
適用於：河谷形狀不規則，為減小寬高比。避免岸坡的大量開挖；河谷有一岸較平緩，用重力墩與其他壩段(如重力壩或土壩)或岸邊溢洪道相連線等情況。
水工建築物
目錄一 主要技術指標與主要設計引數 1 1.1 工程設計指標 1 1.2 設計基本引數 1 1.3 設計要求 2 1.4 結構布置和材料 3 二 水閘設計與布置 4 2.1 設計依據 4 2.2閘孔設計 5 三 消能防沖設計 9 3.1消力池設計 9 3.2海漫設計 12 四 防滲排水設計 14 五...
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