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第四章拱坝第一节概述一、拱坝概念拱：在竖向荷载作用下能产生水平推力的结构叫拱式结构拱坝：是一个三边嵌固在基岩上的变曲率、变厚度的多次超静定空间壳体结构二、拱坝的工作原理●拱坝是拱向上游三向固定的空间壳体挡水建筑物,它将水压力、泥沙压力的大部分通过拱的作用传到两岸岩体，而将另外的通过悬臂梁的作用传给底部基岩。
它不象重力坝那样依靠自重来维持稳定，而是由两岸岩体的支撑和砼的抗压强度来维持拱坝的稳定和安全。
●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（2）由于拱是一推力结构，当拱坝以拱的作用为主时，坝体应力以受压为主，因此可以发挥混凝土、砖石等材料的抗压强度高的特点。
（3）拱坝是一整体的空间壳体结构，局部破坏只会导致荷载的转移和应力的重分布，而不会造成严重的失事。
因此说拱坝的安全度较高，同时基于这一原因，拱坝允许出现拉应力。
（4）厚度薄、重量轻、柔度大，抗震性好。
四、拱坝对地形地质的要求1.对地形的要求①河谷狭窄②岸坡平顺无突变③坝两端下游有足够大的岩体支撑拱坝的分类1、按高度分：高（H≥70m）、中、低（H＜30m）●2、按厚高比分：TB/H＜0.2 薄拱坝；0.2—0.35中厚拱坝；＞0.35厚拱坝或重力拱坝●3、按结构分：周边固定拱坝、周边缝拱坝、有重力墩的拱坝、空腹拱坝、铰拱坝、预应力拱坝、拱上拱拱坝、上重下拱拱坝4、按坝体曲率分：单曲拱坝；双曲拱坝5、按水平拱的形式分：圆弧拱坝，二心圆拱坝；三心圆拱坝；抛物线拱坝；椭圆拱坝；对数螺旋线拱坝；双曲线拱坝。
6、按水平拱的厚度变化分：等厚拱坝；变厚拱坝五、拱坝的发展阶段1、拱坝发展阶段1.1、拱坝建设的萌芽阶段（1854年以前）1.2、拱坝建设的起步阶段（1854－1917年）1.3、拱坝建设的成熟阶段（1917－1960年）1.4、拱坝建设的熟练阶段（1960年－至今）世界拱坝之最：已建最高拱坝：前苏联英古力拱坝H=272m,n=2.8 T/H=0.15在建最高拱坝：中国小湾拱坝H=292m,n=2.83,T/H=0.238在设计的最高拱坝：中国锦屏拱坝H=305m ,n=1.6,T/H=0.19二滩水电站是一座以发电为主的大型水力发电枢纽，它的坝型为混凝土双曲拱坝，最大坝高240米，是中国已建成的最高坝，它的高度在世界同类型坝中居第四位。
第二章拱坝第二章拱坝第一节拱坝的特点、类型一、特点1、拱坝在水平外荷载作用下的稳定性主要是依靠作为拱座的两岸岩体的反力，并不全靠坝体自重来维持稳定，这是拱坝的一个主要工作特点。
2、拱坝可比重力坝节省工程量1/3～2/3；另外还可减少基础开挖，缩短泄水(引水)渠道和导流洞的长度。
3、拱坝超载能力很强，其破坏时所达到的荷载可达设计荷载的7～11倍(只要拱肩有足够的稳定性)。
4、拱坝的抗震性能好。
(世界坝高100m以上的拱坝有40座建在7～8度以上的地震区)。
5、拱坝砼的标号一般高于重力坝，(百米高以上的拱坝常用200～300号砼，百米以下的拱坝常用200号砼，重力坝则用150号砼)，但每方砼增加的单价一般不会超过重力坝的10～15％。
6、近年来，拱坝坝顶或表孔大流量泄洪已趋普遍，单宽流量已超过200m3/s。
7、温度荷载应列为拱坝的主要荷载，扬压力对坝体应力的影响则小，对薄拱坝可忽略之。
但在计算拱肩稳定时，则应考虑扬压力。
因此拱坝应力计算中三个最主要的荷载为：水平水(砂)压力、温度荷载、自重。
二、拱坝的适用条件(一)地形条件1、理想的地形条件：河谷断面狭窄对称，山体雄厚，坝址上游较为宽阔，顺河流方向河谷逐渐变窄，呈“漏斗”状。
2、地形条件指标——河谷宽高比Ｌ/Ｈ<2.0时，薄拱坝Ｌ/Ｈ＝2.0～3.0时，中厚拱坝Ｌ/Ｈ>3.0时，厚拱坝虽然目前已认为L/H=5～7左右，拱坝仍可能有较好的经济性。
但到1990年为止，国外高于120米已建的拱坝中，L/H＞5的仅3座，L/H＞3的仅21座，说明拱坝(特别是高拱坝)应选在河谷狭窄处，中低拱坝的应力较小，L/H可放宽一些。
３、Ｕ形河谷与Ｖ形河谷的区别Ｕ形河谷大部分荷载由梁承担，坝体较厚。
Ｖ形河谷大部分荷载由拱承担，坝体较薄。
(二)地质条件理想的地质条件是：构造简单、岩体坚硬、完整、均一、有足够的强度、透水性小、抗风化能力强。
三、拱坝发展现状120m以上高拱坝中，以瑞士，美国，意大利，西班牙等国较多。
第三章拱坝第一节概述一、拱坝的建设情况1、120m以上的高拱坝以瑞士、美、意、西班牙居多；2、格鲁吉亚的英古里拱坝高272m；3、二滩为目前国内最高的拱坝：241m;4、正在建设中的金沙江上溪落渡水电站为双曲拱坝,坝高：282m.拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，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（图3-1）。
与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。
拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。
因此，是一种经济性和安全性都很好的坝型。
人类修建拱坝具有悠久的历史。
早在一、二千年以前，人们就已意识到拱结构有较强的拦蓄水流的能力，开始修建高10余米的圆筒形圬工拱坝。
13世纪末，伊朗修建了一座高60米的砌石拱坝。
到20世纪初，美国开始修建较高的拱坝，如1910年建成的巴菲罗比尔拱坝，高99m。
20~40年代，又建成若干拱坝，其中有高达221m的胡佛坝（Hoover Dam）。
与此同时，拱坝设计理论和施工技术也有较大的进展，如应力分析的拱梁试何载法、坝体温度计算和温度控制措施、坝体分缝和接缝灌浆、地基处理技术等。
50年代以后，西欧各国和日本修建了许多双曲拱坝，在拱坝体形、复杂坝基处理、坝顶溢流和坝内开孔泄洪等重大技术上又有新的突破，从而使拱坝厚度减小，坝高加大，即使在比较宽阔的河谷上修建拱坝也能体现其经济性。
进入70年代，随着计算机技术的发展，有限单元法和优化设计技术的逐步采用，使拱坝设计和计算周期大为缩短，设计方案更加经济合理。
水工及结构模型试验技术、混凝土施工技术、大坝安全监控技术的不断提高，也为拱坝的工程技术发展和改进创造了条件。
目前世界上已建成的最高拱坝是前苏联英古里(HHFYPH)双曲拱坝，高271.5m，坝底厚度86m，厚高比为0.33。
其次是意大利的瓦依昂拱坝(Vaiont)，高261.6m，坝底厚22.lm，厚高比为0.084。
第三章拱坝学习要求●目的：1.了解拱坝的发展概况和我国拱坝的建设成就，拱坝的特点，拱坝对地形地质条件的要求，拱坝的分类。
2.掌握拱坝的最优中心角及拱厚的拟定方法；拱冠梁断面形式及尺寸的初拟；坝体轮廓布置的原则和拱坝的平面布置要求。
3.理解拱坝的荷载特点，荷载组合。
了解拱坝的应力分析方法，地基变形对拱坝应力的影响。
掌握拱梁法的基本原理，纯拱法和拱冠梁法计算方法；地基变形计算方法，拱坝的应力控制标准。
4.掌握拱坝的坝身泄水方式及泄水建筑物在布置上的特点。
●重点：1.拱坝的特点，拱坝对地形地质条件的要求。
2.拱坝的最优中心角的确定，拱冠梁断面形式及尺寸的拟定，拱坝的平面布置。
3.拱坝的荷载，纯拱法计算方法，拱梁法的基本原理和拱冠梁法计算方法。
4.拱坝的坝身泄水方式及泄水建筑物在布置上的特点。
●难点：1.拱坝的适用条件，拱坝的分类。
2.拱坝的平面布置。
3.拱冠梁法的基本原理和计算方法。
4.拱坝的坝身泄水方式。
学习要点●章节学习内容：1.拱坝的发展概况和我国拱坝的建设成就。
2.拱坝对地形地质条件的要求。
拱坝的最优中心角及拱厚的拟定。
拱坝的类型及布置；（定半径定中心、定中心角、变半径变中心及双曲率拱坝的特点）。
3.拱坝坝体轮廓布置。
拱圈形式选择；圆弧拱圈中心角的拟定及影响因素；拱冠梁断面形式及尺寸的初拟；坝体轮廓布置的原则和要求；拱端的布置原则。
坝面倒悬的成因及其处理。
4.拱坝的荷载和设计标准。
荷载特点、温度及地震荷载的计算；荷载组合。
5.拱坝的应力分析。
应力分析方法综述；拱梁法的基本原理和计算方法；地基变形对拱坝应力的影响。
地基变形计算方法。
6.拱坝的坝身泄水，泄水方式和特点、消能和防冲。
●学习要点：1.拱坝的特点、适用条件及拱坝的分类2.拱坝的基本尺寸和拱冠梁剖面的确定3.拱坝的荷载及应力计算4.拱坝的泄洪第一节拱坝的特点、适用条件及拱坝的分类一、概述我国是世界上修建拱坝最多的国家之一。
我国的中、低拱坝以砌石拱坝为主，高拱坝则以混凝土拱坝为主。
