拱坝的概述

拱坝的特点1
拱坝坝址的地形和地质条件2
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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：
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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。

河谷断面形状的影响：同一宽高比，不同河谷断面形状对拱梁系统的荷载分配及坝体剖面的影响，如图。

河谷形状对荷载分配及剖面的影响
•3、河谷顺河流方向的形状
•以平顺河流或呈收缩形河流较好，要避免河道的出口和转弯处。

•（三）理想的地形条件：
•狭窄而对称的河谷断面，岸坡平顺而无突变，坝肩山体雄厚，宽高比小，且地形在平面上顺水流方向呈向下游收缩的峡谷段。

二、对地质的要求
（一）地基对坝体的影响
1.两岸的基岩必须能承受由拱端传来的推力;
2.保持稳定并保证坝体的安全；
3.坝体地基选择应尽量地避开有严重地质缺陷的坝址。

（二）理想的地质条件
岩石比较均匀
坚硬完整有足够的强度
透水性要小、能抵抗水的侵蚀
抗风化能力强
坚固完整Ø变形参数E 、u ：均匀强度参数R、c、f：抗渗性K、[J]：渗透性小耐久性：抗侵蚀、抗风化无地质上的缺陷：没有大的断裂构造和软弱夹层等。

三、拱坝的形式
•
（１）按厚高比分厚拱坝中厚拱坝
薄拱坝
厚高比 拱坝的型式
B T H 0.2<B 0.2T H 0.35≤≤B T H 0.35
>
•（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）单曲拱坝（single－curvature arch dam）
定义：只在水平截面上呈拱形，悬臂梁断面不弯曲或曲率很小。

适用范围：接近矩形或较宽的梯形、U型河谷。

特点：施工简单，便于布置进水孔和泄水孔及其
设备；当河谷上宽下窄时，降低拱的作用，加大
坝体厚度，不经济，工程量大。

（仅下游弧面半径改变）
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。

•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
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•其中：
•变外半径等中心角
•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。

•特点：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.
变外半径变圆心
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。

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。

三、按水平拱圈形式分
圆弧拱坝、多心拱坝、变曲率拱坝（椭圆拱坝和抛物线拱坝等）。

四、拱坝的发展概况
•3、成熟阶段（1917－1960年）
标志：1917年，瑞士蒙特萨耳文斯（Montsalvens）拱坝（H=55m），正式提出多拱梁分载的概念。

主要成就：
拱梁分载的概念（拱冠梁法，多拱梁法）；
拱坝体形多元化（双曲拱坝及带缝拱坝<周边缝、底缝>的发展）；
抗滑稳定概念的形成及发展。

国内拱坝建设
•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）。

主要成就：拱坝新的结构形式、计算
方法及其体型优化的方法。

是世界最高的薄拱坝,也是世界最高的一座报废
坝.。