3(1).拱坝(第一、二、三节).ppt

第一节 概述 合理的水平拱圈应当是压力线接近拱轴线，使拱截面内的压应力分布趋于均匀。 三心圆拱：由三段圆弧构成的三心圆拱，通常两侧弧段的半径比中间的大，从而可以减小中间弧段的弯矩，使压应力分布均匀，改善拱端与两岸岩体的连接条件，更有利于坝肩的岩体稳定。 变曲率拱：椭圆拱、抛物线拱等变曲率拱，拱圈中段的曲率较大，向两侧逐渐减小，使拱圈中的压力线接近中心线，拱端推力方向与岸坡等高线的夹角增大，有利于坝肩岩体的抗滑稳定。 1. 单曲拱坝 ２. 双曲拱坝 五、倒悬的处理及河谷改进的辅助措施 倒悬的含义：变圆心、变半径的拱坝布置时，铅直剖面上可能出现 “倒悬” ，即上层坝面突出于下层坝面的现象。 上下层错动的距离与其间高差之比称为倒悬度。 倒悬增加了施工难度，二是对坝体应力不利。一般要求倒悬度控制在1/3以内。 为了减小倒悬度，可将拱冠剖面稍向下游倒悬，将拱端剖面微向上游倒悬，使倒悬度分散在各个铅直剖面上。 拱坝的布置 * * 水工建筑物之 认识拱坝 拱坝是一空间壳体结构,坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的水平拱圈和一系列竖向悬臂梁所组成。拱坝两岸的岩体部分称作拱座或坝肩；拱坝最大的梁称拱冠梁。 结构特点和受力特点 拱与梁的共同作用 稳定性主要依靠两岸坝肩的反力作用 承受轴向压力，有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度；拱梁所承受的荷载可相互调整, 超载能力高。 一、拱坝的特点 稳定特点 内力特点 抗震性能好 拱坝坝身可以泄水 几何形状复杂，施工难度大 荷载特点 一、拱坝的特点 考虑基岩变形，并将温度荷载作为一项主要荷载。 性能特点 泄洪特点 设计和施工特点 二、拱坝对地形和地质条件的要求 1.对地形的要求 理想的地形是左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段。坝端下游侧要有足够的岩体支承，以保证坝体的稳定。 据工程经验： L/H1.5:窄深河谷中可修建薄拱坝（Ｔ/H0.2）； L/H=2～3:中等宽度河谷中可修建中厚拱坝 (Ｔ/H0.2～0.35)； L/H=3～4.5:宽河谷中多修建重力拱坝(Ｔ/H0.35) ； L/H＞4.5:宽浅河谷中，只宜修建重力坝或拱形重力坝。 坝址处河谷形状特征用河谷“宽高比”L/H及河谷的断面形状两个指标来表示。 二、拱坝对地形和地质条件的要求 左右对称的V形河谷最适宜发挥拱的作用，靠近底部水压强度最大，但拱跨短，因而底拱厚度仍可较薄；U形河谷靠近底部拱的作用显著降低，大部分荷载由梁的作用来承担，故厚度较大，梯型河谷的情况则介于这两者之间。 河谷形状对荷载分配和坝体剖面的影响 二、拱坝对地形和地质条件的要求 基岩均匀单一、完整稳定、强度高、刚度大、透水性小和耐风化等。两岸坝肩的基岩必须能承受由拱端传来的巨大推力、保持稳定并不产生较大的变形。 2.对地质的要求 二、拱坝对地形和地质条件的要求 按坝体体形分为： 单曲拱坝 双曲拱坝 三、拱坝的类型 第二节 拱坝的荷载及组合 1.一般荷载的特点 水平径向荷载 静水压力、泥沙压力、浪压力及冰压力。 一、拱坝的设计荷载 将p转化为拱轴线上的压力强度p’时，则 水平径向静水压力的计算为： ※其他荷载的计算同重力坝的计算办法 静水压力是坝体上的主要荷载，由拱、梁系统共同承担，可通过拱梁分载法来确定拱系和梁系上的荷载分配。 荷载的分配：全部自重应由悬臂梁承担。 坝块自重G可按辛普森公式计算： 2．自重 拱坝坝体一般较薄，对薄拱坝通常可忽略不计。对于中厚拱坝和厚拱坝需要计算。 3．扬压力 在拱坝的稳定分析中必须考虑扬压力的作用。 拱坝的荷载 二、温度荷载 温度荷载是拱坝设计的主要荷载。 封拱温度 拱坝系分块浇筑，经充分冷却，当坝体温度逐渐降至相对稳定值时，进行封拱灌浆，形成整体。在封拱时的坝体温度称作封拱温度。 温度荷载是指拱坝形成整体后，坝体温度相对于封拱温度的变化值。 ！拱坝封拱一般选在气温为年平均气温或略低于年平均气温时进行！ 拱坝的荷载 水压力作用 温降荷载：坝体温度低于封拱温度时的温度变化值。 温降作用 当坝体温度低于封拱温度时，拱圈将缩短并向下游变位，由此产生的弯矩、剪力及位移的方向都与库水压力作用下所产生的弯矩、剪力及位移的方向相同，但轴力方向相反。 封拱时温度愈低，温降越小，建成后愈有利于降低坝体拉应力。 拱坝的荷载 温升作用 温升荷载：坝体温度高于封拱温度时的温度变化值。 水压力作用 当坝体温度高于封拱温度时，称温升，拱圈将伸长并向上游变位，由此产生的弯矩、剪力和位移的方向与库水压力所产生的方向相反，但轴力方向则相同。 一般情况下，温降对坝体应力不利；温升将使拱端推力加大，对坝肩稳定不利。 拱坝的荷载 温度荷载的计算 均匀温度变化 等效线性温差 非线性温度变化 坝体温度 拱坝的