水工建筑物拱坝-yingli

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1、4 4 拱拱 坝坝4.1 概述4. 2拱坝的荷载和设计标准4.3 拱坝的布置4.4 拱坝的应力分析4.5坝肩岩体稳定4.6 拱坝的坝身泄水4.7 拱坝的构造和地基处理4.1 概述 一、拱坝的工作特点一、拱坝的工作特点( (板书板书) ) 1 1、拱与梁的共同作用；、拱与梁的共同作用； 2 2、稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用，因而对、稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用，因而对地基的要求很高；地基的要求很高； 3 3、拱是一种推力结构，承受轴向压力，有利于发、拱是一种推力结构，承受轴向压力，有利于发挥 砼 及 浆 砌 石 材 料 的 抗 压 强 度 ；挥 砼 及 浆 砌 石 材 料 的 抗 压 强

2、 度 ；4 4、拱梁所承受的荷载可相互调整、拱梁所承受的荷载可相互调整, , 因此可以承受因此可以承受超载；超载； 5 5、拱坝坝身可以泄水；、拱坝坝身可以泄水； 6 6 、不设永久性伸缩缝；、不设永久性伸缩缝； 7 7、抗震性能好；、抗震性能好； 8 8、几何形状复杂，施工难度大。、几何形状复杂，施工难度大。4.1 概述拱坝平面、剖面示意图4.1 概述 二拱坝的分类二拱坝的分类 1、按高度分： 高（H70m）、中、低（H30m） 2、按厚高比分： TB/H0.2 薄拱坝； 0.20.35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、

3、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：(板书) 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。 4.1 概述4.1 概述4.1 概述4.1 概述 三、对地形的要求三、对地形的要求( (板书板书) ) 拱坝对地形的要求主要从四个方面考虑：拱坝对地形的要求主要从四个方面考虑： 1 1、河谷狭窄、河谷狭窄: :用来描述河谷宽窄的参数是河谷的宽用来描述河谷宽窄的参数是河谷的宽高比高比 n=L/H=n=L/H=坝顶处河谷的宽度坝顶处河谷的宽度/ /最大坝高最大坝高 当当n n小时，河谷狭窄，拱的作

4、用大，因此坝可以修的小时，河谷狭窄，拱的作用大，因此坝可以修的很薄很薄 根据一般经验有：根据一般经验有： n n1.51.5时，适于修建薄拱坝时，适于修建薄拱坝T/HT/H0.20.2 n=1.5n=1.53 3时，中厚拱坝时，中厚拱坝 T/HT/H0.2-0.350.2-0.35 n n3 34.54.5时，厚拱坝时，厚拱坝 T/H T/H 0.35 0.35 n n4.54.5时，重力坝或拱形重力坝时，重力坝或拱形重力坝4.1 概述 2 2、 河谷的断面形状河谷的断面形状 V V形河谷：上宽下窄，在下部虽然水压力较大，但形河谷：上宽下窄，在下部虽然水压力较大，但拱的跨度较小，拱承担的荷载较

5、大，拱作用发挥较拱的跨度较小，拱承担的荷载较大，拱作用发挥较充分，因此坝可以修的较薄、经济。充分，因此坝可以修的较薄、经济。 U U形河谷：梁承担的荷载较大，因此坝较厚形河谷：梁承担的荷载较大，因此坝较厚 梯形河谷介于二者之间梯形河谷介于二者之间 图图4-5 4-5 河谷形状对荷载分配和坝体剖面的影响河谷形状对荷载分配和坝体剖面的影响( (a)Va)V形河谷形河谷 ( (b)Ub)U形河谷形河谷 4.1 概述 3 3、 河谷顺河流方向的形状以平顺河流或呈收缩形河谷顺河流方向的形状以平顺河流或呈收缩形河流交好，要避免河道的出口和转弯处。河流交好，要避免河道的出口和转弯处。 4 4、 河谷对称性。

6、河谷对称，拱坝的应力、稳定比较河谷对称性。河谷对称，拱坝的应力、稳定比较均匀平顺，局部不对称的河谷，往往造成应力集中，均匀平顺，局部不对称的河谷，往往造成应力集中，因此拱坝一般比较适合于对称河谷，当河谷不对称因此拱坝一般比较适合于对称河谷，当河谷不对称时，可以经过一定的处理使之对称。时，可以经过一定的处理使之对称。 四、拱坝对地质的要求四、拱坝对地质的要求 由于拱坝的安全的关键是拱座的稳定问题，而且拱由于拱坝的安全的关键是拱座的稳定问题，而且拱座的位移将引起坝内较大的应力。特别是不对称位座的位移将引起坝内较大的应力。特别是不对称位移会产生较为不利的应力，因此，拱坝从一开始就移会产生较为不利的应

7、力，因此，拱坝从一开始就对两岸的地质条件提出了严格的要求，较理想的地对两岸的地质条件提出了严格的要求，较理想的地质条件是：质条件是： 4.1 概述 基岩比较均匀、坚硬完整、有足够的强度、透水性小，抗基岩比较均匀、坚硬完整、有足够的强度、透水性小，抗风化。二岸拱座附近河岸边坡稳定，整体性好，没有大的风化。二岸拱座附近河岸边坡稳定，整体性好，没有大的断裂构造和软弱夹层，在荷载作用下不产生大的变形。断裂构造和软弱夹层，在荷载作用下不产生大的变形。 随着拱坝建设的不断发展，拱坝的地形、地质条件越来越随着拱坝建设的不断发展，拱坝的地形、地质条件越来越复杂。搞清各种地形、地质条件对拱坝应力、稳定及变形复杂

8、。搞清各种地形、地质条件对拱坝应力、稳定及变形的影响以及相应的处理措施，是我们拱坝设计人员的首要的影响以及相应的处理措施，是我们拱坝设计人员的首要任务，在这方面国内外已经积累了大量的经验，应在实践任务，在这方面国内外已经积累了大量的经验，应在实践中不断学习。中不断学习。 1 1、变形参数、变形参数E E、u u：均匀均匀 2 2、强度参数、强度参数RcRc、C C、f f：有足够的强度有足够的强度 3 3、抗渗性、抗渗性K K、JJ：渗透性小渗透性小 4 4、耐久性：抗侵蚀、抗风化、耐久性：抗侵蚀、抗风化 以上四方面均要求无地质缺陷：没有大断裂构造和软弱夹以上四方面均要求无地质缺陷：没有大断裂

9、构造和软弱夹层等。层等。 4.1 概述 五、拱坝的建设情况五、拱坝的建设情况 1 1、拱坝发展阶段、拱坝发展阶段 1.1 1.1 拱坝建设的萌芽阶段（拱坝建设的萌芽阶段（18541854年以前）年以前） 在年以前，所有修建的拱坝水平截面虽在年以前，所有修建的拱坝水平截面虽为拱形，但由于缺乏理论指导，并没有真正认识为拱形，但由于缺乏理论指导，并没有真正认识到利用拱结构的优点，只能说是一种似拱坝结构。到利用拱结构的优点，只能说是一种似拱坝结构。但该阶段的拱坝实践为后期拱坝的发展积累了经但该阶段的拱坝实践为后期拱坝的发展积累了经验，可以称之为拱坝的萌芽阶段。验，可以称之为拱坝的萌芽阶段。 1.2 1

10、.2 拱坝建设的起步阶段（拱坝建设的起步阶段（1854185419171917年）年） 18541854年，法国工程师左拉年，法国工程师左拉( (Zola)Zola)在普罗旺斯地区在普罗旺斯地区艾克斯设计建成米高的左拉拱坝。该拱坝以艾克斯设计建成米高的左拉拱坝。该拱坝以圆筒公式为指导，主要利用水平拱的作用来保证圆筒公式为指导，主要利用水平拱的作用来保证大坝的安全。这是拱坝建设起步的标志。大坝的安全。这是拱坝建设起步的标志。 4.1 概述 1.31.3 拱坝建设的成熟阶段（拱坝建设的成熟阶段（1917191719601960年）年） 美国的维切尔美国的维切尔( (H.VischerH.Visch

11、er) )和瓦格纳（和瓦格纳（L.wagenerL.wagener），），在年校核熊谷拱坝及甜水（在年校核熊谷拱坝及甜水（Sweetwater Sweetwater ）拱坝时引入了拱冠梁的概念，并利用拱冠梁与水平拱坝时引入了拱冠梁的概念，并利用拱冠梁与水平拱在共轭点上的径向变位一致的条件，将径向压力拱在共轭点上的径向变位一致的条件，将径向压力分配到拱和梁上，从而初步形成了拱梁分载的概念。分配到拱和梁上，从而初步形成了拱梁分载的概念。19171917年瑞士坝工专家格伦纳（年瑞士坝工专家格伦纳（H.E.GrunerH.E.Gruner）和两位和两位助手史图基（助手史图基（A.StuckyA.Stu