1.拱中心角2φA

对于选定的某一拱坝坝址，河谷形状和荷载确定，当应力条件相同时，一般拱中心角2φA越大（即R越小）、拱圈厚度T越小（图5-6），就越经济。但中心角增大到一定程度，就会引起拱圈弧长增加，在一定程度上也抵消了一部分由减小拱厚所节省的工程量，经济优势降低。当拱厚T一定，拱中心角越大，拱端应力条件越好。从经济和应力考虑，采用较大中心角比较有利，但选用很大的中心角将很难满足坝肩稳定的要求，所以需要多方案技术经济比较。

图5-6　圆弧拱圈

从有利于拱座的稳定考虑，要求拱端内弧面切线与岩面等高线的夹角不得小于30°。过大的中心角将使拱端内弧面切线与岩面等高线的夹角减小，对拱座稳定不利。因此，拱圈中心角在任何情况下都不得大于120°。尤其当拱座下游岩体比较单薄时，更应将拱座中心角适当地减小，选用较小的中心角，使拱端推力尽可能地指向山体。

坝肩稳定与坝体应力对水平拱圈中心角的要求是矛盾的，可通过在设计上兼顾应力和稳定两方面的要求，以及选用合理的水平拱圈体形等措施加以解决。由于实际工程常以顶拱外弧线作为拱坝的坝轴线，所以，一般情况下可使顶拱中心角采用实际可行的最大值，往下拱圈的中心角逐渐减小。坝体顶拱最大中心角采用90°～110°，底拱中心角在50°～80°之间选取。

2.水平拱圈的形态

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。在河谷狭窄而对称的坝址，水压力的大部分靠拱的作用传到两岸，采用圆弧拱圈从水压力在拱梁系统的分配情况看，拱所分担的水压力并不是沿拱圈均匀分布，而是从拱冠向拱端逐渐减小。因此，最合理的拱圈形式应是变曲率、变厚度、扁平的。

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[图5-5（c）]，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。美国、葡萄牙等国采用三心圆拱坝较多，我国的白山拱坝、紧水滩拱坝和李家峡拱坝都是采用的三心圆拱坝。

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。我国在建的二滩水利枢纽、东风水利枢纽就是采用的抛物线拱坝。