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组成。
悬臂梁
梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座,另一端为自由端。
拱端
指拱坝与山体接触的部位。
拱圈
简称主拱,是建筑物中的弧圈形部分,是主要的承重构件,通过它把荷载传递给墩台和基础。使用的材料有圬工,钢筋混凝土和钢材等。
超静定结构
几何特征为几何不变但存在多余约束的结构体系,是实际工程经常采用的结构体系。
高次超静定结构
在静定结构基础上每增加一个构件,就增加一次。比如在静定结构上增加了3个构件(也就是说整体结构可以允许三个构件失稳),就称3次超静定。拱坝可以看成拱圈和悬臂梁组合而成,就整体而言,是相当多的多余构件,所以就是高次超静定。
拱坝的工作特点
拱坝是一空间壳体结构、拱圈截面上主要承受轴向反力。
温度荷载
由于拱坝是超静定整体结构,温度引起的变形对拱坝影响较大,这是拱坝设计中的主要荷载之一。在水压力和温度荷载共同引起的径向变位中,温度荷载约占据1/3至1/2,对坝顶部分的影响更大。
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。
基岩
未经外力搬运而露出地表或被松散沉积物覆盖的岩体和岩层。也是岩石的通称。一般可成为构筑物的良好支持层。勘察中常须注意不要将孤石误认为基岩。
宽高比
L/H,即河谷宽度 L 与坝高 H 的比值。
厚高比
T/H,即坝厚 T 与坝高 H 的比值。
薄拱坝
L/H<1.5, T/H <0.2
重力拱坝
L/H=3.0~4.5, T/H =0.35~0.60
理想的拱坝坝址
坝址两岸拱座厚实,拱轴线与等高线接近垂直。
定圆心等半径拱坝
圆心的平面位置和外半径都不变。上游面是垂直的圆弧面,下游面为一倾斜圆弧面。拱厚逐渐加大,内弧半径逐渐减小,一般为重力拱。
等中心角变半径(外半径)拱坝
自上而下保持圆弧的中心角基本不变,而半径逐渐减小。
变圆心变半径双曲拱坝
圆心平面位置、半径和中心角均随高程而变的坝体型式。让梁截面也呈弯曲形状,因此悬臂梁也具有拱的作用;这种形式更能适应 V、梯形及其他形状的河谷,布置更加灵活。
倒悬
拱坝中如上层坝面突出于下层坝面,就形成了坝面的倒悬。
坝轴线
代表坝平面位置的一根横断河谷的线(拱坝及重力坝一般用坝顶上游面在水平面上的投影线,土坝一般用坝顶中心线)。
拱冠梁
在拱坝的拱顶处与水平拱圈成正交的铅垂坝体断面。
拱座
在拱圈与墩台及拱圈与空腹式拱上建筑的腹孔墩相连接处设置的现浇混凝土构造物。
拱坝的材料
混凝土应严格保证设计规范对强度、抗渗、抗冻、低热、抗冲刷和抗侵蚀等方面的要求。
坝顶跌流
结构简单,多用于单宽流量较小的拱坝。
坝顶挑流
溢流堰顶适当向上下游悬臂挑出,挑流落水点较跌流远。
滑雪道挑流
适用于下泄流量较大,要求下泄水流落点远离坝址,或利用厂房顶溢流的拱坝。
键槽
在轴上或孔内加工出一条与键相配的槽,用来安装键,以传递扭矩,这种槽就叫键槽。
圆筒法
假设拱坝为薄壁筒的一部分,按圆筒计算,截面只有轴向力,拱端支座只有轴向反力。
纯拱法
假定拱坝由许多互不影响的独立水平拱圈组成,不考虑梁的作用,荷载全部由拱圈承担,每个拱圈的应力可按弹性固端拱进行分析。
拱梁法
将拱坝看成是许多水平拱圈和垂直的悬臂梁组成。荷载部分由拱承担,部分由梁承担。拱的应力根据拱承担的荷载按纯拱法计算,梁的应力按变截面弯曲悬臂梁来计算。
拱坝的应力分析方法
杆件结构计算法(圆筒法,纯拱法,拱梁法(双向杆件法));弹性理论法;有限单元法;结构模型试验等。
影响拱座稳定的主要因素
平行河流方向或向河中倾斜的节理可能导致滑动,而在下游逐渐斜入山内的节理、裂隙则对稳定影响不大。
拱坝的地基处理
采取固结灌浆等地基处理措施,增加地基的整体性和牢固程度,以保证拱座的稳定。