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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。
第三章复习思考题1.简述拱坝的结构特点和工作特点。
2.拱坝对地形、地质条件有哪些要求？3.拱坝可分有哪些类型？4.什么叫拱圈的最优中心角？5.在河谷高宽比相同时，河谷断面形状为V、U形时，拱坝布置有何不同？6.说明拱坝布置的原则、方法和步骤。
7.拱坝的应力分析方法有哪几种？其精度和适用条件各如何？8.拱坝应力分析中为什么要计入地基变形？有哪些计算地基变形方法？9.拱冠梁法和多拱梁法有何不同？精度如何？适用情况呢？10.试写出拱冠梁法变位协调方程，并说明各符号的意义。
11.根据温降内力与水平水压力内力的关系，解释温降对应力不利，温升对应力有利的原因。
12.拱坝有哪些泄水方式?试述其特点和适用条件。
综合测试1.拱坝是：（A）受力结构，坝体的应力状态以受压为主；（B）推力结构，坝体的应力状态以受压为主；（C）拉力结构，坝体的应力状态以受压为主；（D）推力结构，坝体的应力状态以受拉为主。
2.拱坝是高次超静定结构（A）具有超载能力；（B）温度变化对坝体的应力的影响可以忽略；（C）抗震性能较差；（D）地基变形对坝体的应力的影响可以忽略。
3.拱坝要求：（A）河谷断面的高宽比小；（B）河谷断面的宽高比大；（C）河谷断面的宽高比小；（D）河谷断面的宽高比大于5。
4.三心园拱的轴线是由三个不同圆心的园弧组成（A）两侧弧段的半径比中间的小；（B）两侧弧段的曲率比中间的小；（C）两侧弧段的弧长比中间的长；（D）两侧弧段的半径比中间的大。
5.双曲率拱坝拱冠梁在（1/5～1/3）坝高处，向上游鼓出（A）可以平衡水压力产生的压应力；（B）可以平衡水压力产生的拉应力；（C）可以增加水压力产生的拉应力；（D）可以维持水压力产生的拉应力。
6.最优半中心角的选择范围是：（A）40°~55°之间选取；（B）20°~60°之间选取；（C）30°~55°之间选取；（D）40°~65°之间选取。
第三章拱坝自测题一、填空题1. 拱坝是一空间壳体结构，其坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的______________________ 和一系列竖向 __________ 所组成,坝体结构既有拱作用又有梁作用，因此具有双向传递荷载的特点。
2. 拱坝所承受的水平荷载一部分由______________ 的作用传至两岸岩体，另一部分通过____________ 的作用传到坝底基岩，拱坝在外荷载作用下的稳定性主要是依靠____________________ 的反力作用，并不完全依靠坝体重量来维持稳定。
这样就可以将拱坝设计得较薄。
3. 拱结构是一种_________ ，在外荷作用下内力主要为________________ ，有利于发挥筑坝材料（混凝土或浆砌块石）的抗压强度。
4. 拱坝坝身不设 _____________ ，其周边通常是固接于基岩上，因而____________和_________ 对坝体应力的影响较显著，设计时，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作为一项主要荷载。
5. 拱坝理想的地形应是左右两岸___________ ，岸坡________ 无突变，在平面上向下游________ 的峡谷段。
6. 坝址处河谷形状特征常用河谷的______________ 及______________ 两个指标来表示。
7. 拱坝的厚薄程度，常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值，即 _____________来区分。
8. 拱坝理想的地质条件是；基岩___________ 单一、完整稳定、强度____________ 、刚度大、透水性小和耐风化等。
9. 拱坝按拱坝的曲率分________________ 、______________ 。
10. 拱坝按水平拱圈形式分可分为____________________ 、_____________________ 、________________。
11. 静水压力是坝体上的最主要荷载，应由拱、梁系统共同承担，可通过_____________ 、来确定拱系和梁系上的荷载分配。
第一章绪论1、水利工程：指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。
水利工程的根本任务是：除水害兴水利。
2、水工建筑物：为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的，需要修建各种不同类型的水工建筑物，用来控制和支配水流。
这些建筑物统称为水工建筑物。
3、水利枢纽：集中建造的几种水工建筑物配合使用，形成一个有机的综合体，称为水利枢纽。
水利枢纽分为蓄水枢纽（水库）和取水枢纽。
其中水库枢纽包括挡水、泄水、输水（或引水）三类建筑物，称为水库三大件。
4、水工建筑物的分类：挡水建筑物：用以拦截江河，形成水库或壅高水位。
如拦河坝、拦河闸。
泄水建筑物：用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。
如溢流坝、溢洪道、隧洞。
输水建筑物：为灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物。
如：引水隧洞、渠道、渡槽、倒虹吸等。
取（进）水建筑物：是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段、进水闸等。
整治建筑物专门建筑物5、水工建筑物的特点：（1）工作条件的复杂性；（2）设计选型的独特性；（3）施工建造的艰巨性；（4）工程效益的显著性；（5）环境影响的多面性；（6）失事后果的严重性；6、分等分级的目的：为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性恰当地统一起来，水利枢纽及其组成的建筑物要进行分等分级。
水利枢纽按其规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。
水工建筑物按其所属枢纽工程的等别及其在工程中的作用和重要性分为五级。
第二章重力坝1、重力坝的工作原理：在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求。
其基本剖面为上游面近于垂直的三角形剖面。
2、重力坝的特点：（1）泄洪和施工导流比较容易解决；（2）安全可靠，结构简单，施工技术比较容易解决；（3）对地形、地质条件适应性强；（4）受扬压力影响较大；（5）温度控制要求严格。
3、重力坝的类型：其结构形式为：实体重力坝、空腹重力坝、宽缝重力坝。
第一章课程设计目课程设计安排在“水工建筑物”课程内容学习完成之后进行，课程设计作为综合性实践环节，是对平时作业的一个补充，课程设计包括土石坝设计的主要理论与计算问题，通过课程设计可以达到综合训练的目的。
课程设计的目的，是使学生融会贯通“水工建筑物”课程所学专业理论知识，完成土石坝较完整的设计计算过程，以加深对所学理论的理解与应用。
培养综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工程设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法。
培养设计计算、绘图、编写设计文件、使用规范手册和应用计算机的能力，提高查阅和应用参考文献和资料的能力。
第二章课程设计题目描述和要求2.1 工程基本概况（一）坝址地形图及河谷地质剖面图（另附图2张）。
（二）设计标准，本水库总库容2.1千万方。
灌溉2万亩，电站装机1万千瓦。
工程等级，建筑物级别以及各项控制标准按有关规范自行确定。
（三）坝址地形地质条件。
1、坝址区峡谷呈“V””型，两岸谷坡陡削，高程300米以下较为对称，坡角40~50度。
唯右岸自高程300米以上地形转缓变为25~30度。
两岸附近山高均超出400米高程以上．河谷底宽11米高程260米，左岸受冲沟切割后山脊较为单薄。
2、河床和岸坡有大片基岩课露，距河床高47米范围内形成岩石陡壁。
以上为第四纪残、坡积的砂壤覆盖层。
厚度左岸2~5米，右岸3~5米，坝址区基岩一般风化不深，剧风化垂直深度，左岸为3~6米，右岸为4~8米，河床为0~3米，微风化或新鲜基岩距地表深度，在320米高程以下：两岸为10~20米，河床为4米左右。
坝址区岩性为坚硬致密的花岗岩，较为新鲜完整的物理力学指标甚高，抗压强度21500cm kg ，岩石容重326m kN r =。
滑动面上岩石之间的摩擦系数f ＝0.65、粘着力22cm kg c =。
基岩弹性模量()25104~1cm kg E f ⨯=。
泊松比＝0.2，坝体混凝土基岩摩擦系数f ＝0.65。
