单元1拱坝概述

项目3拱坝设计主讲人：赵海滨

讲师监理工程师项目３拱坝设计龙羊峡拱坝溪洛渡拱坝洪甸水库拱坝小湾拱坝锦屏电站拱坝二滩拱坝单元1概述单元2拱坝的荷载及组合本项目包括以下5个教学单元：项目３拱坝设计单元3拱坝的布置(重点内容)单元4拱坝的泄流和消能单元5构造和地基处理（1）了解拱坝特点；（2）掌握拱坝对地形及地质的要求；（3）掌握拱坝的形状及分类；（4）了解拱坝的发展概况；（1）能够讲述出拱坝的特点；（2）能够讲出拱坝对地形和地质要求；（3）能够讲述出拱坝的基本类型；（1）按时到课，遵守课堂纪律，积极回答问题；（2）课下积极认真练习布置任务，按时上交作业；（3）认真完成预习任务；单元1教学目标知识目标态度目标技能目标

拱坝的特点

拱坝对地形、地质方面的要求

拱坝的形式

312单元1教学任务

拱坝的特点4课堂小结与训练点评5作业布置拱坝发展历史

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。

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。进入70年代，随着计算机技术和施工技术的发展，，拱坝建设进入新的发展时期。电站地点：贵州修文所在河流：猫跳河所在水系：长江水系

主要坝型：双曲拱坝

坝顶高程：890m最大坝高：60m猫跳河红岩水电站电站地点：四川省攀枝花市所在河流：雅砻江所在水系：长江水系

主要坝型：混凝土拱坝

最大坝高：240m坝顶高程：1205m坝顶弧长：774.69m建设工期：1991~2000年二滩双曲拱坝电站地点：云南省大理州所在河流：澜沧江所在水系：澜沧江水系

主要坝型：双曲拱坝

最大坝高：294.5m坝顶高程：1245m建设工期：2002~2010年

澜沧江小湾水电站电站地点:四川省凉山彝族州所在河流:雅砻江所在水系：长江水系主要坝型:双曲拱坝最大坝高：305m建设工期：2006~至今锦屏一级水电站

任务1拱坝的特点一、概念拱坝是一空间壳体结构，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竖向悬臂梁系组成。拱坝所坐落的两岸岩体部分称作拱座或坝肩。位于水平拱圈拱顶处的悬臂梁称作拱冠梁。

单元1对拱坝的认知

二、工作原理拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，其所承受的水平荷载一部分传由拱作用传给两岸的岩体，另一部分通过竖直梁作用传至底部基岩。三、工作特点（一）受力特点：

1.拱坝是一高次超静定结构，拱坝结构既有拱作用又有梁作用，具有双向传递荷载特点，拱作用与悬臂作用之间能自动互相调整；

2.

拱结构是推力结构，主要为轴向压力。单元1对拱坝的认知（二）稳定特点

主要靠两岸拱端反力，不全靠重量维持稳定。（三）地基变形特点拱端推力大，要求基岩有较高的抗压强度和较小变形。四、优缺点优点：厚度薄、重量轻、柔度大，抗震性好；缺点：体型复杂、设计与施工难度大。单元1对拱坝的认知任务2拱坝对地形和地质的要求（一）对地形的要求理想的地形应是河谷狭窄、两岸对称、岸坡平顺、向下游收缩型峡谷段、坝端下游侧有足够稳定的岩体支承。避免河道的出口和转弯处。单元1对拱坝的认知（二）对地质的要求拱坝地基的关键是两岸的基岩，它必须能承受拱端传来的巨大压力、保持稳定，并不产生较大变形。理想的地质条件是：坝肩的基岩要求高：基岩均匀单一、完整稳定、强度高、刚度大、变形小、透水性小和耐风化单元1对拱坝的认知小湾坝址原貌L/H<2L/H=2~3L/H=3~4.5

L/H＞4.5

窄深河谷；中等宽度河谷；宽河谷；宽浅河谷；1、河谷形状特征值：宽高比L/H单元1对拱坝的认知（三）河谷形状与拱坝厚薄的关系L/H值小，说明河谷窄深，拱坝水平拱圈跨度相对较短，悬臂梁高度相对较大，即拱的刚度大，梁的刚度小，荷载大部分通过拱作用传给两岸；反之，L/H值很大时，河谷宽浅，拱作用小，梁作用大，荷载大部分通过梁作用传递给坝基。HL2、河谷断面形状：U型、V型单元1对拱坝的认知V形河谷：上宽下窄，在下部虽然水压力较大，但拱的跨度较小，拱承担的荷载较大，拱作用发挥较充分，因此坝可以修的较薄、经济。U形河谷：靠近底部处拱跨较大，拱的作用显著降低，梁的作用相应增大，因此坝底部较厚。3、拱坝的厚薄程度：厚高比：T/H当T/H<0.2时，薄拱坝；当T/H=0.2~0.35时，中厚拱坝；当T/H>0.35时，厚拱坝或重力拱坝。三心圆重力拱坝

白山水电站

高薄拱坝

重庆藤子沟水电站

紧水滩水电站

三心双曲变厚拱坝

单元1对拱坝的认知4、L/H与T/H的关系（正向关系）L/H（小）

拱坝（薄）L/H（小）

L小、H大

拱的刚度大、梁的刚度小

荷载分配情况：

拱大梁小

拱坝（薄）结论：L/H<2窄深河谷

薄拱坝；L/H=2~3中等宽度河谷

中厚拱坝；L/H=3~4.5宽河谷中

重力拱坝；L/H＞4.5宽浅河谷

重力坝或拱形重力坝。单元1对拱坝的认知5、河谷断面形状与T/HU型（底部梁的作用加强，拱的作用减弱，故厚）V型（底部拱的作用加强，梁的作用减弱，故薄）陈村重力拱坝小湾水电站单元1对拱坝的认知总结：最适于建拱坝的地形左右对称、岸坡平顺、平面上向下游收缩的窄深“V”型河谷。单元1对拱坝的认知任务3拱坝的形式（一）按曲率分１、单曲拱:只在水平断面上有曲率，适用U形、矩形河谷包括定内外圆心等外半径变内半径拱坝布置形式定外圆心等外半径变内圆心和内半径拱坝布置形式２、双曲拱：在拱圈和悬臂梁上均有曲率。适用V形或U形河谷包括等中心角拱坝，变半径变中心角拱坝布置形式单元1对拱坝的认知单、双曲拱坝示意图猴爬岩单曲拱坝二滩拱坝单元1对拱坝的认知（二）按水平拱圈形式分：圆弧拱、多心拱、变曲率拱（椭圆拱、抛物线拱）单心圆弧拱：拱端推力方向与岸坡边线的夹角较小，不利坝肩抗滑稳定。多心拱：两侧半径较大，改善坝肩岩体的抗滑稳定条件（二心拱、三心拱）；变曲率拱：中间段曲率较大，向两侧曲率逐渐减小，主要有椭圆拱、抛物线拱、对数螺旋线拱，单元1对拱坝的认知变曲率·拱坝招徕河RCC双曲高薄拱坝

变曲率拱拱坝各种水平拱圈型式单元1对拱坝的认知变曲率拱抛物线拱椭圆拱对数螺旋线拱圆弧拱三心拱二滩水电站抛物线抛物线拱单元1对拱坝的认知变曲率拱抛物线拱椭圆拱对数螺旋线拱圆拱三心拱江口水电站椭圆拱单元1对拱坝的认知变曲率拱抛物线拱椭圆拱对数螺旋线拱圆拱三心拱对数螺旋线型湖北恩施龙洞水电站

对数螺旋线拱单元1对拱坝的认知变曲率拱抛物线拱椭圆拱对数螺旋线拱圆拱三心拱圆弧拱

里石门水库

单心圆双曲等厚坝

单元1对拱坝的认知变曲率拱抛物线拱椭圆拱对数螺旋线拱圆弧拱三心拱三心圆拱三圆心双曲拱坝李家峡水电站单元1对拱坝的认知变曲率拱抛物线拱椭圆拱对数螺旋线拱圆拱三心拱重点（1）拱坝按水平拱圈型式分的种类；（2）拱坝对地形地质的要求。难点（1）拱坝对地形地质的要求。作业：本章习题—简答题1～2题问题提示：要点要求全面，文字要求简洁，要综合论述。任务4课堂小结与训练点评任务5作业布置谢谢！拱：在竖向荷载作用下能产生水平推力的结构叫拱式结构三铰拱固端拱二铰拱曲梁拱坝的超载能力

意大利的瓦依昂（Vajont）双曲拱坝，1961年建成，是当时世界上最高的双曲拱坝，1963年10月9日晚，由于水库左岸大面积滑坡，使2.7亿m3的滑坡体以28m/s的速度滑入水库，掀起150m高的涌浪，涌浪溢过坝顶，致使2600人丧生，水库被填满，但拱坝坝体并未失事，仅在两岸坝肩附近的坝体内发生两三条裂缝，据估算，拱坝当时已承受住相当于8倍设计荷载的作用，由此可见拱坝的超载能力是较大的。【工程案例1】

沙牌碾压混凝土拱坝（施工期1997－2003）

【工程案例2】该坝位于汶川县境内岷江一级支流草坡河上游，在距震中印秀镇20公里。采用三心圆单曲拱坝，最大坝高130m、