單元1拱壩概述

項目3拱壩設(shè)計主講人：趙海濱

講師監(jiān)理工程師項目３拱壩設(shè)計龍羊峽拱壩溪洛渡拱壩洪甸水庫拱壩小灣拱壩錦屏電站拱壩二灘拱壩單元1概述單元2拱壩的荷載及組合本項目包括以下5個教學單元：項目３拱壩設(shè)計單元3拱壩的布置(重點內(nèi)容)單元4拱壩的泄流和消能單元5構(gòu)造和地基處理（1）了解拱壩特點；（2）掌握拱壩對地形及地質(zhì)的要求；（3）掌握拱壩的形狀及分類；（4）了解拱壩的發(fā)展概況；（1）能夠講述出拱壩的特點；（2）能夠講出拱壩對地形和地質(zhì)要求；（3）能夠講述出拱壩的基本類型；（1）按時到課，遵守課堂紀律，積極回答問題；（2）課下積極認真練習布置任務(wù)，按時上交作業(yè)；（3）認真完成預(yù)習任務(wù)；單元1教學目標知識目標態(tài)度目標技能目標

拱壩的特點

拱壩對地形、地質(zhì)方面的要求

拱壩的形式

312單元1教學任務(wù)

拱壩的特點4課堂小結(jié)與訓練點評5作業(yè)布置拱壩發(fā)展歷史

人類修建拱壩具有悠久的歷史。早在一、二千年以前，人們就已意識到拱結(jié)構(gòu)有較強的攔蓄水流的能力，開始修建高10余米的圓筒形圬工拱壩。

50年代以后，西歐各國和日本修建了許多雙曲拱壩，在拱壩體形、復(fù)雜壩基處理、壩頂溢流和壩內(nèi)開孔泄洪等重大技術(shù)上又有新的突破，從而使拱壩厚度減小，壩高加大。進入70年代，隨著計算機技術(shù)和施工技術(shù)的發(fā)展，，拱壩建設(shè)進入新的發(fā)展時期。電站地點：貴州修文所在河流：貓?zhí)铀谒担洪L江水系

主要壩型：雙曲拱壩

壩頂高程：890m最大壩高：60m貓?zhí)蛹t巖水電站電站地點：四川省攀枝花市所在河流：雅礱江所在水系：長江水系

主要壩型：混凝土拱壩

最大壩高：240m壩頂高程：1205m壩頂弧長：774.69m建設(shè)工期：1991~2000年二灘雙曲拱壩電站地點：云南省大理州所在河流：瀾滄江所在水系：瀾滄江水系

主要壩型：雙曲拱壩

最大壩高：294.5m壩頂高程：1245m建設(shè)工期：2002~2010年

瀾滄江小灣水電站電站地點:四川省涼山彝族州所在河流:雅礱江所在水系：長江水系主要壩型:雙曲拱壩最大壩高：305m建設(shè)工期：2006~至今錦屏一級水電站

任務(wù)1拱壩的特點一、概念拱壩是一空間殼體結(jié)構(gòu)，平面上呈凸向上游的拱形建筑物，可看成是凸向上游的水平拱圈系和豎向懸臂梁系組成。拱壩所坐落的兩岸巖體部分稱作拱座或壩肩。位于水平拱圈拱頂處的懸臂梁稱作拱冠梁。

單元1對拱壩的認知

二、工作原理拱壩是固接于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)，其所承受的水平荷載一部分傳由拱作用傳給兩岸的巖體，另一部分通過豎直梁作用傳至底部基巖。三、工作特點（一）受力特點：

1.拱壩是一高次超靜定結(jié)構(gòu)，拱壩結(jié)構(gòu)既有拱作用又有梁作用，具有雙向傳遞荷載特點，拱作用與懸臂作用之間能自動互相調(diào)整；

2.

拱結(jié)構(gòu)是推力結(jié)構(gòu)，主要為軸向壓力。單元1對拱壩的認知（二）穩(wěn)定特點

主要靠兩岸拱端反力，不全靠重量維持穩(wěn)定。（三）地基變形特點拱端推力大，要求基巖有較高的抗壓強度和較小變形。四、優(yōu)缺點優(yōu)點：厚度薄、重量輕、柔度大，抗震性好；缺點：體型復(fù)雜、設(shè)計與施工難度大。單元1對拱壩的認知任務(wù)2拱壩對地形和地質(zhì)的要求（一）對地形的要求理想的地形應(yīng)是河谷狹窄、兩岸對稱、岸坡平順、向下游收縮型峽谷段、壩端下游側(cè)有足夠穩(wěn)定的巖體支承。避免河道的出口和轉(zhuǎn)彎處。單元1對拱壩的認知（二）對地質(zhì)的要求拱壩地基的關(guān)鍵是兩岸的基巖，它必須能承受拱端傳來的巨大壓力、保持穩(wěn)定，并不產(chǎn)生較大變形。理想的地質(zhì)條件是：壩肩的基巖要求高：基巖均勻單一、完整穩(wěn)定、強度高、剛度大、變形小、透水性小和耐風化單元1對拱壩的認知小灣壩址原貌L/H<2L/H=2~3L/H=3~4.5

L/H＞4.5

窄深河谷；中等寬度河谷；寬河谷；寬淺河谷；1、河谷形狀特征值：寬高比L/H單元1對拱壩的認知（三）河谷形狀與拱壩厚薄的關(guān)系L/H值小，說明河谷窄深，拱壩水平拱圈跨度相對較短，懸臂梁高度相對較大，即拱的剛度大，梁的剛度小，荷載大部分通過拱作用傳給兩岸；反之，L/H值很大時，河谷寬淺，拱作用小，梁作用大，荷載大部分通過梁作用傳遞給壩基。HL2、河谷斷面形狀：U型、V型單元1對拱壩的認知V形河谷：上寬下窄，在下部雖然水壓力較大，但拱的跨度較小，拱承擔的荷載較大，拱作用發(fā)揮較充分，因此壩可以修的較薄、經(jīng)濟。U形河谷：靠近底部處拱跨較大，拱的作用顯著降低，梁的作用相應(yīng)增大，因此壩底部較厚。3、拱壩的厚薄程度：厚高比：T/H當T/H<0.2時，薄拱壩；當T/H=0.2~0.35時，中厚拱壩；當T/H>0.35時，厚拱壩或重力拱壩。三心圓重力拱壩

白山水電站

高薄拱壩

重慶藤子溝水電站

緊水灘水電站

三心雙曲變厚拱壩

單元1對拱壩的認知4、L/H與T/H的關(guān)系（正向關(guān)系）L/H（?。?/p>

拱壩（薄）L/H（?。?/p>

L小、H大

拱的剛度大、梁的剛度小

荷載分配情況：

拱大梁小

拱壩（?。┙Y(jié)論：L/H<2窄深河谷

薄拱壩；L/H=2~3中等寬度河谷

中厚拱壩；L/H=3~4.5寬河谷中

重力拱壩；L/H＞4.5寬淺河谷

重力壩或拱形重力壩。單元1對拱壩的認知5、河谷斷面形狀與T/HU型（底部梁的作用加強，拱的作用減弱，故厚）V型（底部拱的作用加強，梁的作用減弱，故?。╆惔逯亓皦涡乘娬締卧?對拱壩的認知總結(jié)：最適于建拱壩的地形左右對稱、岸坡平順、平面上向下游收縮的窄深“V”型河谷。單元1對拱壩的認知任務(wù)3拱壩的形式（一）按曲率分１、單曲拱:只在水平斷面上有曲率，適用U形、矩形河谷包括定內(nèi)外圓心等外半徑變內(nèi)半徑拱壩布置形式定外圓心等外半徑變內(nèi)圓心和內(nèi)半徑拱壩布置形式２、雙曲拱：在拱圈和懸臂梁上均有曲率。適用V形或U形河谷包括等中心角拱壩，變半徑變中心角拱壩布置形式單元1對拱壩的認知單、雙曲拱壩示意圖猴爬巖單曲拱壩二灘拱壩單元1對拱壩的認知（二）按水平拱圈形式分：圓弧拱、多心拱、變曲率拱（橢圓拱、拋物線拱）單心圓弧拱：拱端推力方向與岸坡邊線的夾角較小，不利壩肩抗滑穩(wěn)定。多心拱：兩側(cè)半徑較大，改善壩肩巖體的抗滑穩(wěn)定條件（二心拱、三心拱）；變曲率拱：中間段曲率較大，向兩側(cè)曲率逐漸減小，主要有橢圓拱、拋物線拱、對數(shù)螺旋線拱，單元1對拱壩的認知變曲率·拱壩招徠河RCC雙曲高薄拱壩

變曲率拱拱壩各種水平拱圈型式單元1對拱壩的認知變曲率拱拋物線拱橢圓拱對數(shù)螺旋線拱圓弧拱三心拱二灘水電站拋物線拋物線拱單元1對拱壩的認知變曲率拱拋物線拱橢圓拱對數(shù)螺旋線拱圓拱三心拱江口水電站橢圓拱單元1對拱壩的認知變曲率拱拋物線拱橢圓拱對數(shù)螺旋線拱圓拱三心拱對數(shù)螺旋線型湖北恩施龍洞水電站

對數(shù)螺旋線拱單元1對拱壩的認知變曲率拱拋物線拱橢圓拱對數(shù)螺旋線拱圓拱三心拱圓弧拱

里石門水庫

單心圓雙曲等厚壩

單元1對拱壩的認知變曲率拱拋物線拱橢圓拱對數(shù)螺旋線拱圓弧拱三心拱三心圓拱三圓心雙曲拱壩李家峽水電站單元1對拱壩的認知變曲率拱拋物線拱橢圓拱對數(shù)螺旋線拱圓拱三心拱重點（1）拱壩按水平拱圈型式分的種類；（2）拱壩對地形地質(zhì)的要求。難點（1）拱壩對地形地質(zhì)的要求。作業(yè)：本章習題—簡答題1～2題問題提示：要點要求全面，文字要求簡潔，要綜合論述。任務(wù)4課堂小結(jié)與訓練點評任務(wù)5作業(yè)布置謝謝！拱：在豎向荷載作用下能產(chǎn)生水平推力的結(jié)構(gòu)叫拱式結(jié)構(gòu)三鉸拱固端拱二鉸拱曲梁拱壩的超載能力

意大利的瓦依昂（Vajont）雙曲拱壩，1961年建成，是當時世界上最高的雙曲拱壩，1963年10月9日晚，由于水庫左岸大面積滑坡，使2.7億m3的滑坡體以28m/s的速度滑入水庫，掀起150m高的涌浪，涌浪溢過壩頂，致使2600人喪生，水庫被填滿，但拱壩壩體并未失事，僅在兩岸壩肩附近的壩體內(nèi)發(fā)生兩三條裂縫，據(jù)估算，拱壩當時已承受住相當于8倍設(shè)計荷載的作用，由此可見拱壩的超載能力是較大的。【工程案例1】

沙牌碾壓混凝土拱壩（施工期1997－2003）

【工程案例2】該壩位于汶川縣境內(nèi)岷江一級支流草坡河上游，在距震中印秀鎮(zhèn)20公里。采用三心圓單曲拱壩，最大壩高130m、