§ 3 拱坝(Arch Dam)第三章拱坝§ 3 拱坝(Arch Dam)主要内容第一节概述 •第二节拱坝的布置 第三节 拱坝的荷载和应力分析方法 • ♦第四节拱座稳定 - ♦第五节拱坝的坝身泄水 •・••・・・・ 第六节拱坝的构造和地基处理 第七节支墩坝 3T概述 "一、拱坝的建设发展概况二、拱坝的工作原理三、拱坝工作特点四、拱坝对地形地质条件的要求§ 3 拱坝(Arch Dam)1 -4-（-）拱坝发展阶段♦拱坝建设的萌芽阶段（1854年以前）♦拱坝建设的起步阶段（1854年—1917年）翁拱坝建设的成熟阶段（1917年—I960年）♦拱坝建设的熟练阶段（I960年一至今）1、萌芽阶段(1854年以前)♦起源：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1余米的圆筒♦特点：水平截面为拱形，但未真正利用拱结构的优 点，何根根结构♦贡献：为发展积累了经验♦举例：意大利的高桥(Ponte Alto)拱坝§ 3 拱坝(Arch Dam)意大利高桥拱坝的建设过程2、起步阶段(1854-1917)♦标志：1854年，法国43m高 的左拉(Zola)拱坝。
♦所用理论：该拱坝以圆筒 公式为指导，主要利用水平拱 的作用来保证大坝的安全，忽 略梁的作用§ 3 拱坝(Arch Dam) -8-3、成熟阶段(1917 — 1960年)♦标志：1917年，瑞士蒙特萨耳文斯(Montsalvens)拱坝 (H=55m),正式提出多拱梁分载的概念♦主要成就：电拱梁分载的概念(拱冠梁法，多拱梁法)；中拱坝体形多元化(双曲拱坝及带缝拱坝＜周边缝、底缝) 的发展)；令抗滑稳定概念的形成及发展■ 1936年，美国人建设了当时世界上最高的拱坝Hoover （胡佛）拱坝, 坝高221m,底厚201m,座跨科罗拉多河2008 3 8§ 3 拱坝(Arch Dam) 11-■中国第一座拱坝速造于1927年，福建厦门的上里浆砌石拱坝，坝高27nl.但旧中国的拱坝建设极为缓慢，至1949年，我国仅修建了 2座15m以上的砌石拱坝.一内拱坝起设§ 3 拱坝(Arch Dam) 12-■响洪旬拱坝位于淮河支流西济河上，属于响洪甸镇，是我国自行设计和施工的笫一座等半径同圆心温凝土重力拱坝，1956＞年4月开工速设，1958年7月没工.最大坝高87.5米.§ 3 拱坝(Arch Dam)am)-14-而2 瓦依小埃 惯例质图 (单位，m> 4、拱坝建设的熟练阶段(I960年一至今)♦标志：1960年，建成的意大利瓦依昂 (Vaiont)拱坝(H=262m)。
♦主要成就：拱坝新的结构形式、计算 方法及其体型优化的方法♦是世界最高的薄拱坝，也是世界最高的一座报废 坝.意大利无依昂拱坝失事意大利的瓦依昂rVajont)双曲 拱坝，1961年建成，是当时世界 上策高的双曲楞坝，1963年10月9 目脱，由于水库左岸大面积滑坡， 使2.7亿m3的提统袜以28m/s的速 度滑入水库，高速下滑的，体造 成约250m的涌浪，冲向对岸，漫 过坝顶，并向上游回潮，淹没多 处忖镇使水库报废，造成巨大的 生命、财产损失致使1925人丧 生，水库破埴满，但拱坝坝体并 未失事，伏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信设计 荷载的作用，由此可见拱坝的超 我能力是较大的 拱坝坝顶长19坝顶厚3・4m坝底厚22.6mS 1瓦依2B坝枢纽布・《单仲，cn)1 一大城I 2一发电引水遂汨，3 -表孔送洪同洞I 4中孔世决族髯，5-J 於陵源t 6—导敬修洱। 7-地下厂由। 8一次后Mil 9一交逾蹲洞国2 瓦依纪坝 惯剖面8E (单位：m>坝体与禹比为 0.0861 (Arch Dam)1 -16"La dig® ( foto Zanfron)-17-坝区全景受灾后水库失事后坝体的破坏情况拱坝(Arch Dam)图1瓦依小坝枢纽布・（单位s m）图2 瓦依那以横剖面图（单位：m〉1一大反，2 发电引水2洞I 3一表孔泄洪建潸，4 中孔泄洪隧洞】5 —底孔谶洪隧附，6—导流硬洞J 7一地下厂房I 8一堆后桥，9-交通陡洞§3 拱坝(Arch Dam)(-)世界拱坝建设的时空分布♦主要分布在中国、美国及西欧的阿尔卑斯山地区的法国、意大利及瑞士等国。
♦拱坝在各类大坝中所占的比例随坝高的增加而增加坝高(m)拱坝所占比例(%)100—15030150—20045200m以上60§3 拱坝(Arch Dam) 22-(=)世界拱坝之最■已建的最高拱坝：前苏联英古力(Inguri)拱坝(H=272m, n=2. 8, T/H=O. 33)■已建的最薄拱坝：法国的托拉拱坝(Tol la Dam)(H=88m, TB=2m, T/H=0.023)在建的最高拱坝:I小湾拱坝(H=292m, n=2. 83, T/H=0. 238)中国锦屏拱坝(H=305m, n=1.6, T/H=0. 19)§ 3 拱坝(Arch Dam)-23-Name： InguriCountry： GeorgiaRiver： InguriType： archHeight： 272mReservoir volume： 1,110*106 m3Year of completion : 2001Owner :SakenergoCost of works : 2.3 mio. CHFDuration of services 1996-2001Cost of services : 0.7 mio. CHF§ 3 拱坝(Arch Dam)-24-图3-8法国托拉拱坝Name： Tolla DamCountry： France Type： archYear of completion : 1959Height： 88 mBase thickness： 2mT/H： 0.023The dam is a complete success and has been shown to posses adequate margins of safety. Whether or not such thin dam is psychologically justifiable is another matter.§ 3 拱坝(Arch Dam)-25-〃'湾拱坝是世界在建的最高双曲拱坝（抛物线型混凝土双曲拱坝）， 最大坝高为292叫锦屏一级水电站是雅碧江下游河段的控制性水库工程，主要任务是发 电，兼调洪和拦沙作用，是川电外送的主要电源点之一。
装机容量3600MW, 多年平均年发电量174亿kW h总库容77. 7亿m3,调节库容49. 1亿m3,属年 调节水库 §/工程特点：地质条件复杂，双曲拱坝高305m,将是世界第一高拱坝§ 3 拱坝(Arch Dam)主要趋向：①对坝址地形地质条件有所净低;厚度就容，允许应力遗淅加大;坝顶溢流，坝身开乱，q加大;在较强地衰地区可建拱坝；计算理合、计算方法的发卷可进行优化设计;对材料特性C坝体坝基)由端性-＞非我性;⑦眼压险拱坝§3 拱坝(Arch Dam)一、拱坝的建设发展概况二、拱坝的工作原理三、拱坝工作特点四、拱坝对地形地质条件的要求§ 3 拱坝(Arch Dam) 30-一、拱田 娥飒是一彳 变厚度的多2①依靠拱的作 传给拱座②依靠悬臂梁的作用,将力传给基岩③坝体的稳定主要依靠 两岸拱端的反力来维持U）挨堪平面困§ 3 拱坝(Arch Dam)拱坝结构的一些基本概念§ 3 拱坝(Arch Dam) 31-§ 3 拱坝(Arch Dam) 32-一、拱坝的建设发展概况二、拱坝的工作原理三、拱坝工作特点、拱坝对地形地质条件的要求工作特点＞结构受力条件好，材料强度可以充分发挥;＞超载能力大，安全度高；f①拱梁系统的调整②拱圈自身调整为二次拱＞抗震，报废后的瓦依昂坝沙牌宝珠寺剑阁县普亭县广安区岳池县船山区紫坪铺 § 3 拱坝(Arch Dam)1 1 -36-拱坝工作特点结构受力条件好,材料强度可以充分发挥;超载能力大，安全度高；f①拱梁系统的调整②拱圈自身调整为二次拱＞抗震性能好;＞温度、地基变形是主要荷载;＞对地质、地形条件要求高;＞坝身泄洪布置相对复杂;§3 拱坝(Arch Dam) 37-一、拱坝的建设发展概况二、拱坝的工作原理三、拱坝工作特点四、拱坝对地形地质条件的要求§ 3 拱坝(Arch Dam) 38-破坏形式及安全准则1、破坏形式：。
拱座失稳压应力过大局部拉应力过大2、安全准则：Q拱座抗滑稳定安全系数：K稳过K]会抗压强度安全系数：K压N[K](基本组合为4,特3.5)@拉应力不超过规定值：基本一 1.2MPa,特一 1.5MPa3、安全的关键是立■•企•S I 3 rY4. VTf■■州喊 «i A 16(. (mu§ 3 拱坝(Arch Dam) 40-§ 3 拱坝(Arch Dam) 39-、拱坝对地形和地质条件的要求拱坝对地形和地质条件要求较高)地形条件A河谷狭窄A河谷的断面形状A河谷顺河流方向的形状►河谷对称性1、河谷狭窄河谷的宽高比：〃 = L/H=坝顶处 河谷的宽度/最大坝高燮nV2时，薄拱坝：TJHV0.2，n=2〜3时，中厚拱坝：7s/HV0.2 〜0.35en=3〜4时，厚拱坝：丁”>0.35@n>4时，属宽浅河谷，重力坝或拱 形重力坝§3 拱坝(Arch Dam)2、河谷的断面形状-41-只适用于一定形状的河谷地段，如深窄的u、V和梯形 河谷CV形河谷：拱承担的荷载较大，坝可以修的较薄、经济：QU形河谷：梁承担的荷载较大，坝较厚；£梯形河谷介于二者之间§ 3 拱坝(Arch Dam) 42-3、河谷顺河流方向的形状弯处。
以平顺河流或呈收缩形河流较好，要避免河道的出口和转§ 3 拱坝(Arch Dam)4、河谷对称性拱坝一般比较适合于对称河谷O拱的跨度沿高程急剧变化会引起坝体应力集中§ 3 拱坝(Arch Dam)——-44-河谷狭窄（V、U形河谷），岸坡平顺无突变-45-§ 3 拱坝(Arch Dam)-47-（二）地质条件岩石比较均匀变形参数E、u：均匀有足够的强度强度参数R、c、f透水性要小抗渗性K、［J］：渗透性小抗风化能力强耐久性：抗侵蚀、抗风化坚固完整无地质上的缺陷：没有大的断裂构造和软弱夹层等§3 拱坝(Arch Dam) 48-3-2 拱坝的布置但拱坝布置的任务及原则◎拱坝断面尺寸的拟定@溢流布置◎坝体分缝◎拱端布置@拱坝布置的步骤二滩拱坝§3 拱坝(Arch Dam)©拱坝断面尺寸的拟定M B M ■ ■CIOWN CANTILEVER SECTION§ 3 拱坝(Arch Dam)(-)拱坝布置的任务及原则1、重要性@直接关系大坝的安全、造价、施工及美观2、任务◎泄洪方式、厂房布置情况◎应力和稳定分析@修改方案◎方案优选1 -50-3、影响因素◎自然条件，施工、运用4、具体方法拱坝CAD,利用编制好的计算机软件自动进行。
◎半自动化方法人工方法。
