《水工建筑物》课件——模块三：拱坝.pptxVIP

模块三：拱坝拱坝工作原理、特点、类型

拱坝的工作原理目前世界上第一高的拱坝为四川锦屏一级水电站大坝，坝高305米，相当于101层楼房的高度。

拱坝工作原理、特点、类型拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，坝体结构可近似看成是由一系列水平拱圈和一系列竖直悬臂梁所组成，其承受的荷载一部分通过拱的作业传至两岸基岩，另一部分通过竖直梁的作用传至坝底基岩。拱坝的工作原理

拱坝工作原理、特点、类型稳定特点：拱坝在外荷载作用下的稳定主要依靠两岸拱端的反作用力，不像重力坝那样依靠自重来维持稳定，这样可以将拱坝设计的较薄。但拱坝对坝址地形地质条件要求较高，对地基处理的要求也较为严格，在拱坝的设计与施工中，除考虑坝体强度外，还应十分重视坝肩岩体的抗滑稳定和变形。拱坝的特点

拱坝工作原理、特点、类型结构特点：拱坝不设永久伸缩缝，超载能力强，安全度高，当外荷载增大或坝的某一部分发生局部开裂时，坝体拱和梁的作用因受变位的相互制约而自行调整，坝体应力出现从分配，原来应力较低的部位将承受较大的应力。从模型试验来看，拱坝的超载能力可以达到设计荷载的5~11倍。拱坝坝体轻韧，弹性较好，工程实践证明，拱坝具有良好的抗震性能。拱结构是一种推力结构，在外荷载作用下，有利于充分发挥筑坝材料的抗压强度，若设计得当，拱的作用发挥得更为充分，材料抗压强度高的特点就越能充分发挥，从而坝体厚度就越薄，一般情况下，拱坝的体积比同一高度的重力坝体积可节省1/3~2/3。因此，拱坝是一种比较经济的坝型。

拱坝工作原理、特点、类型荷载特点：拱坝不设永久伸缩缝，其周边通常固结于基岩上，温度变化和基岩变形对坝体应力的影响比较显著，设计时，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作为一项主要荷载。

拱坝工作原理、特点、类型拱坝的类型按坝的高度划分：拱坝按高度可分为高坝、中坝、低坝三类高坝坝高＞70米为高坝中坝坝高在30~70米为中坝低坝坝高＜30米为低坝

拱坝工作原理、特点、类型按拱坝坝顶中心角划分：可分为一般弯曲程度拱坝和扁平拱坝。拱坝的类型

拱坝工作原理、特点、类型按水平拱圈形式划分：可分为单圆心拱、多心拱、抛物线拱、椭圆拱、对数螺旋拱。

拱坝工作原理、特点、类型可分为薄拱坝、中厚拱坝、厚拱坝按厚高比划分按中心角和半径沿高度变化划分可分为定圆心定半径拱坝、等中心角拱坝和变中心角变半径拱坝三种。按拱坝垂直方向曲率划分可分为垂直方向上无曲率或基本没有曲率的称为单曲拱坝，在垂直方向上有曲率的称为双曲拱坝。

课程小结拱坝为固结于基岩的空间壳体结构，具有超载能力强，安全度高，比较经济的一种坝型，同学们在以后的设计工作中可以优先选择拱坝来尝试设计。

思考题拱坝为固结于基岩的空间壳体结构，那么在日常生活中，你们知道哪些为空间壳体结构呢？

模块三：拱坝拱坝的坝身泄水及消能方式

拱坝坝身的泄水方式拱坝的坝身泄水及消能方式自由跌流式1234鼻坎挑流式滑雪道式坝身泄水孔式

拱坝的坝身泄水及消能方式对于比较薄的双曲拱坝或小型拱坝，常采用坝顶自由跌流的方式，这种方式溢流头部常采用非真空标准堰型。这种型式适用于基岩良好、单宽泄洪量较小的情况，堰顶设或不设闸门，视水库淹没损失和运用条件而定。自由跌流式

拱坝的坝身泄水及消能方式滑雪道式该泄水方式是拱坝特有的一种泄洪方式，其溢流面由溢流坝顶和与之相连的泄槽组成，而泄槽为坝体轮廓以外的结构部分。水流过坝以后，流经泄槽，由槽尾端的挑流鼻坎挑出，使水流在空中扩散，下落到距坝较远的地点。挑流坎一般都比堰顶低很多，落差较大，因而挑距较远，这是其优点，但滑雪道各部分的形状、尺寸必须适应水流条件，否则容易产生空蚀破坏。所以，滑雪道式溢流面的曲线形状、反弧半径和鼻坎尺寸等都需经过试验研究来确定。

拱坝的坝身泄水及消能方式坝身泄水孔式坝身泄水孔是指位于水面以下一定深度的中孔或底孔，一般以靠近坝体半高或更高处的为中孔，多用于泄洪，位于坝体下部的为底孔，多用于放空水库，辅助泄洪和排沙以及施工导流。坝身泄水孔一般都是压力流，比坝顶溢流流速大，挑射距离远。

拱坝的坝身泄水及消能方式拱坝的消能方式跌流消能：水流从坝顶表孔直接跌落到下游河床，利用下游水垫消能。跌流消能较为简单，但由于水舌入水点距坝址较近，需要采取相应的防冲措施。如法国的乌格朗拱坝，利用下游施工围堰做成二道坝，抬高下游水位；美国的卡尔德伍拱坝，在跌流的落水处建戽斗，并在其下游设置二道坝，运用情况良好。

拱坝的坝身泄水及消能方式挑流消能：鼻坎挑流式、滑雪道式和坝身泄水孔式大都采用各种不同型式的鼻坎，使水流扩散、冲撞或改变方向，在空中消减部分能量后再跌入水中，以减轻对下游河床的冲刷。泄流过坝后向心集中是拱坝泄水方式的一个特点。对于中、高拱坝，可利用这个特点，在拱冠两侧各布置一组溢流表孔或泄水孔，使两侧