四、拱坝布置要求和步骤

（一）布置要求

实践证明，拱坝任何部位（包括坝与地基的连接部位）的形状和尺寸的突变都会引起应力集中，拱坝布置应遵循“连续”的原则，要求如下。

1.基岩轮廓线连续光滑

应无突出的齿坎，基岩的岩性应均匀或连续变化，河谷的地形基本对称和变化连续。如天然河谷不满足时，可采用如图5-13所示的工程措施适当处理。

图5-13　复杂断面河谷的处理

（a）挖除岸边凸出部分；（b）设置重力墩或推力墩；（c）和其他挡水建筑物连接；（d）设置垫座；（e）采用周边缝
1—重力墩；2—垫座；3—周边缝；4—其他挡水建筑物

2.坝体轮廓线连续光滑

坝体轮廓应力求简单、光滑平顺，避免有任何突变；圆心轨迹线、中心角和内外半径沿高程的变化也应是光滑连续或基本连续的，如图5-14所示。悬臂梁的倒悬不宜过大。

拱坝坝面倒悬系指上层坝面突出于下层坝面的现象。在双曲拱坝中，很容易出现坝面倒悬的现象。过度倒悬将使施工困难，且在封拱前在自重作用下很可能在与其倒悬相对的另一侧坝面产生拉应力甚至开裂。对于倒悬的处理，一般有以下几种方式。

（1）使靠近岸边的坝体上游面维持直立，这样，河床中部坝体将俯向下游，如图5-14（a）所示。

（2）使河床中间的坝体上游面维持直立，而岸边坝体向上游倒悬，如图5-14（b）所示。

（3）协调前两种方案，使河床段坝体稍俯向下游，岸坡段坝体稍向上游倒悬，如图5-14（c）所示。

设计时，宜采用第三种方式，以减小坝面的倒悬度。对向上游倒悬的岸边坝段，为不使其下游面产生过大的拉应力，可在上游坝脚处加设支墩，如图5-14（d）所示。

图5-14　拱坝倒悬的处理

（a）岸边坝体直立，中部坝体俯向下游；（b）中部直立，岸边倒悬；（c）中部俯向下游，岸边倒悬；（d）岸边设支墩

（二）布置的步骤

图5-15为在地形图上布置拱坝的示意图。拱坝的布置无一成不变的固定程序，而是一个反复调整和修改的过程。一般步骤如下：

图5-15　拱坝布置示意图

（a）沿拱坝基座轴线的地形横剖面图；（b）拱冠梁剖面；（c）在某高程处切出的水平拱圈
1—原地面线；2—新鲜基岩边界线；3—拱坝支座的周界；4—混凝土垫座

（1）根据坝址地形图、地质图和地质踏勘资料，定出开挖深度，画出可利用基岩面等高线地形图。

（2）通过地质调查，在良好的、可利用基岩面等高线的地形图上，拟定顶拱轴线的位置。将顶拱轴线绘在透明纸上，以便在地形图上移动、调整位置，尽量使拱轴线与基岩等高线在拱端处的夹角不小于30°，并使两端夹角大致相同。按选定的半径、中心角及顶拱厚度画出顶拱内外缘弧线。

（3）初拟拱冠梁剖面尺寸，自坝顶往下，一般选取5～10道拱圈，绘制各层拱圈平面图，布置原则与顶拱相同。各层拱圈的圆心连线在平面上最好能对称于河谷可利用岩面的等高线，在竖直面上圆心连线应为连续光滑的曲线。

（4）切取若干铅直剖面，检查其轮廓线是否光滑连续，有无倒悬现象，确定倒悬程度。并把各层拱圈的半径、圆心位置以及中心角分别按高程点绘制，连成上、下游面圆心线和中心角线。

（5）进行应力计算和坝肩岩体抗滑稳定校核。修改布置及尺寸，直至满足拱坝布置设计的总要求。

（6）将坝体沿拱轴线展开，绘成拱坝上游或下游展视图，显示基岩面的起伏变化，对于突变处应采取削平或填塞措施。

（7）计算坝体工程量，作为不同方案比较的依据。