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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。
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
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。
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。
12.混凝土拱坝在施工时常分段浇筑，最后进行___________，形成整体。
13.温降时拱圈将缩短并向下游变位，由此产生的弯矩、剪力及位移的方向都与库水压力作用下所产生的弯矩、剪力及位移的方向__________，但轴力方向__________。
14.当坝体温度高于封拱温度时，称温升，拱圈将伸长并向上游变位，由此产生的弯矩、剪力和位移的方向与库水压力所产生的方向__________，但轴力方向则__________。
15.拱坝坝身的泄水方式有：__________、__________、__________及__________等。
16.水流过坝后具有__________现象，水舌入水处单位面积能量大，造成集中冲刷，因此消能防冲设计要防止发生危害性的河床集中冲刷。
17.拱坝坝基的处理措施有坝基开挖、__________、__________、__________、坝基排水、断层破碎带和软弱夹层的处理等。
18.在防渗帷幕下游侧应设置__________，以减小坝底扬压力。
二、单项选择题1.下列说法正确的是（）A、对于一定的河谷、一定的荷载，当应力条件相同时，拱中心角2φA 愈大（即R 愈小），拱圈厚度T愈小，就愈经济。
B、很大的中心角容易满足坝肩稳定的要求。
C、当拱厚T一定，拱中心角愈小，拱端应力条件愈好D、从经济和应力考虑，采用较小中心角比较有利。
2．在V形和接近V形河谷中，多采用（）A、等半径拱坝。
B、等中心角拱坝。
C、变半径、变中心角拱坝。
D、双曲拱坝。
3．（）应力分析方法假定坝体由若干层独立工作的水平拱圈叠合而成，每层拱圈可作为弹性固端拱进行计算。
A、有限元法。
B、拱梁分载法。
C、纯拱法。
D、壳体理论计算方法。
4．（）泄洪方式，其溢流面曲线由溢流坝顶和紧接其后的泄槽组成。
A、自由跌流式。
B、鼻坎挑流式。
C、滑雪道式。
D、坝身泄水孔式。
三、名词解释1.拱冠梁2.双曲拱坝3.封拱温度4.温度荷载5.拱冠梁法6.空中冲击消能7.水垫消能8.滑雪道泄洪9.重力墩四、判断题1．拱坝的筑坝材料体积比同一高度的重力坝体积约可以节省1/3～2/3，因而，拱坝是一种比较经济的坝型。
（）2．拱坝在外荷载作用下的稳定性完全依靠坝体重量来维持稳定。
（）3．拱坝坝身设永久伸缩缝以适应地基不均匀沉陷。
（）4．左右对称的U形河谷最适宜发挥拱的作用。
（）5．在拱坝形成整体前，各坝段的自重变位和应力已形成，全部自重应由悬臂梁承担。
（）6．拱坝坝体一般较薄，坝体内部扬压力对应力影响不大，对薄拱坝通常可忽略不计。
（）7．对于拱坝，在一般情况下，温升对坝体应力不利；温降将使拱端推力加大，对坝肩稳定不利。
（）8．拱坝河谷一般比较狭窄，当泄流量集中在河床中部时，两侧易形成强力回流，淘刷岸坡，因此消能防冲设计要防止岸坡冲刷或淘刷。
（）9．为了提高坝底与基岩接触面上的抗剪强度和抗压强度，减少接触面的渗漏，要进行固结灌浆。
（）10．拱坝防渗帷幕的要求比重力坝的要求更为严格。
（）五、简答题1.拱坝对地形和地质条件的要求？2.拱坝的特点有哪些？3.拱坝按曲率和水平拱圈形式各分为哪些类型？4.拱圈中心角如何确定？5.为什么左右对称的V形河谷最适宜发挥拱的作用？6.作用于拱坝的荷载主要有哪些？7.拱坝为什么在稍低于年平均温度时进行封拱？8.简述温度变化对拱坝内力及坝肩稳定的影响。
9.拱坝平面布置形式有哪些？10.对拱坝布置有何要求？拱坝布置的步骤是什么？11.拱坝坝肩稳定分析目前常用什么方法？其基本假定是什么？12.拱坝坝肩岩体滑动面形式有哪几种？13. 如拱坝局部或整体稳定性不能满足要求时，可采取哪些工程措施？14.拱坝坝身泄流方式有哪几种？各自的优缺点是什么？15.拱坝泄流具有哪些特点？16.拱坝消能形式通常有哪几种？17.拱坝对筑坝材料有何要求？18.拱坝坝体为什么分缝？有几种类型？接缝如何进行处理？第三章拱坝答案一、填空题1.水平拱圈；悬臂梁2.拱；梁；两岸拱端3.推力结构；轴向力4.永久伸缩缝；温度变化；基岩变形5.对称；平顺；收缩6.宽高比；河谷断面形状7.厚高比“T／H”8.均匀；高9.单曲拱坝；双曲拱坝10.圆弧拱坝；心拱坝；变曲率拱坝11.拱梁分载法12.灌浆封拱13.相同；相反14.相反；相同15.自由跌流式；鼻坎挑流式；滑雪道式；坝身泄水孔16.向心集中17.固结灌浆；接触灌浆；防渗帷幕灌浆18.排水孔幕二、单项选择题1.A2．D3．C 4．C三、名词解释1．拱冠梁答：位于水平拱圈拱顶处的悬臂梁称为拱冠梁。
2．双曲拱坝答：双曲拱坝在水平断面和悬臂梁断面都有曲率，拱冠梁断面向下游弯曲，适用于V 形河谷或岸坡较缓的U形河谷3．封拱温度答：拱坝系分块浇筑，经充分冷却，当坝体温度降至相对稳定值时，进行封拱灌浆，形成整体，在封拱时的坝体温度称作封拱温度。
4．温度荷载答：拱坝为超静定结构，在上下游水温、气温周期性变化的影响，坝温度将随之变化，并引起坝体的伸缩变形，在坝体内将产生较大的温度应力。
5．拱冠梁法答：拱冠梁法是一种简化的拱梁分载法，计算时，只取拱冠处的一根悬臂梁为代表与若干层水平拱圈组成计算简图，并按径向位移一致条件，对拱梁进行荷载分配。
6．空中冲击消能答：对于狭窄河谷中的中高拱坝，可利用过坝水流的向心作用特点，在拱冠两侧各布置一组溢表孔或泄水孔，使两侧水舌在空中交汇，冲击掺气，沿河槽纵向激烈扩散，从而消耗大量的能量。
7．水垫消能答：水流从坝顶表孔或坝身孔口进接跌落到下游河床，利用下游水流形成水垫水能，由于水舌入水点距坝趾较近，需采取相应防冲措施，一般在下游一定距离处设置消力坎，二道或挖深式消力池8．滑雪道泄洪答：滑雪道式泄洪是拱坝特有的一种泄洪方式，在溢流面曲线由溢流坝顶和紧接其后的泄槽组成，泄槽通常由支墩或其它结构支承，与坝体彼此独立。
9．重力墩答：重力墩是拱坝的坝端处的人工支座，对形状复杂的河谷断面，通过设重力墩改善支承坝体的河谷断面形状，它承受拱端推力和上游库水压力，靠本身重力和适当的断面来保持墩的抗滑稳定。
四、判断题1．√ 2．╳ 3．╳ 4．╳5．√ 6．√ 7．╳ 8．√9．╳ 10．√五、简答题1、拱坝对地形和地质条件的要求？答：拱坝对地形条件的要求是：左右岸对称；岸坡平顺突变；在平面上向下游收缩的峡谷段，坝端下游侧要有足够的岩体支承。
2、拱坝的特点有哪些？答：拱坝的特点：①具有双向传递荷载的作用；②坝体设计单簿；③整体性好；④抗震性能好；⑤适应温度变化能力差；⑥坝身可泄洪；⑦设计施工难度大。
3、拱坝按曲率和水平拱圈形式各分为哪些类型？答：按曲率分：单曲拱坝；双曲拱坝按水平拱圈分：圆弧拱坝；多心拱坝；变曲率拱坝，包括椭圆拱坝，物线拱坝等。
4、拱圈中心角如何确定？答：从经济和拱圈应力的角度来分析，采用较大中心角比较有利，对于一定的河谷，一定的荷载，当应力条件相同时，最经济的中心角为133°34′，但从坝肩稳定来考虑，过大的中心角将使拱端内弧面切线与岩面等高线的夹角减小，对拱座稳定不利。
实际工程中，一般拱顶中心采用90～110°，底拱中心在50～80°之间。
5、为什么左右对称的V形河谷最适宜发挥拱的作用？答：因为V形河谷靠近顶部虽然跨度较大但水压强度小，因而厚度可较薄，在靠近底部水压强度最大，但拱跨短，因而厚度仍可较薄，这样整个坝体都可做得较薄，拱内力主要是轴力，弯矩较小，因此可利用砼的抗压能力大的特性将巨大的水平水压力通过较薄的水平拱圈传给两岸山体。
6、作用于拱坝的荷载主要有哪些？答：作用于拱坝的荷载主要有：静水压力，动水压力，温度荷载，自重，扬压力，泥沙压力，浪压力，冰压力和地震荷载等。
7、拱坝为什么在稍低于年平均温度时进行封拱？答：在稍低于年平均温度时封拱，建成后有利于降低坝体拉应力，避免频繁出现温升温降对坝体的应力以及坝肩稳定造成不利影响。
8、简述温度变化对拱坝内力及坝肩稳定的影响。
答：当坝体温度低于封拱温度称温降，拱圈将缩短并向下游变位，由此产生弯矩，剪力及位移的方向都与库水压力作用下所产生的弯矩、剪力及位移的方向相同，对坝体应力不利。
当坝体温度高于封拱温度时称温升，将使拱端推力加大，对坝肩稳定不利。
9、拱坝平面布置形式有哪些？答：拱坝平面布置形式：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。
10．对拱坝布置有何要求？拱坝布置的步骤是什么？答：拱坝布置要求：①基岩轮廓线连续光滑②坝体轮廓线连续光滑。
布置步骤：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，拟定顶拱轴线的位置③初拟拱冠梁剖面尺寸④切取若干铅直剖面，检查其轮廓线是否光滑连续。
⑤进行应力计算和坝肩岩体抗滑稳定的校核。
⑥将坝体沿拱轴线展开，绘成拱坝上游或下游展视图，显示基岩面的超伏变化对于突变处应采取消平或填塞措施。
⑦计算坝体工程量，作为不同方案的比较的依据。
