PPT拱壩基礎(chǔ)知識與設(shè)計(jì)計(jì)算講義

第三章拱拱壩二灘水電站：：拋物線雙曲曲拱壩溪洛渡水電站站：雙曲拱壩壩一、拱壩的建建設(shè)情況1、120m以上的高拱壩壩以瑞士、美美、意、西班班牙居多；2、格魯吉亞的英英古里拱壩高高272m；3、二灘為目前國國內(nèi)最高的拱拱壩：241m;4、正在建設(shè)中的的金沙江上溪溪落渡水電站站為雙曲拱壩壩,壩高：282m.目前世界上已已建成的最高高拱壩是前蘇蘇聯(lián)英古里(HHFYPH)雙曲拱壩，高高271.5m，壩底厚度86m，厚高比為0.33。其次是意大大利的瓦依昂昂拱壩(Vaiont)，高261.6m，壩底厚22.lm，厚高比為0.084。最薄的拱壩壩是法國的托托拉拱壩，高高88m，壩底厚2m，厚高比為0.023。目前我國已建建成的最高拱拱壩是臺灣省省德基雙曲拱拱壩(高180m)和青海省龍羊羊峽重力拱壩壩(高178m)，最高的砌石石拱壩是新疆疆石河子拱壩壩，高112m；正在施工的的四川省二灘灘拋物線雙曲曲拱壩，高240m，居世界第四四位，標(biāo)志著著我國在高拱拱壩的勘測、、設(shè)計(jì)、施工工和科研方面面已達(dá)到一個(gè)個(gè)新的水平。。二、拱壩的特特點(diǎn)拱壩是在平面面上呈凸向上上游的拱形擋擋水建筑物，，借助拱的作用用將水壓力的的全部或部分分傳給河谷兩兩岸的基巖。。與重力壩相比比，在水壓力力作用下壩體體的穩(wěn)定不需需要依靠本身身的重量來維維持，主要是利用拱拱端基巖的反反作用來支承承。拱圈截面上主主要承受軸向向反力，可充充分利用筑壩壩材料的強(qiáng)度度。因此，是是一種經(jīng)濟(jì)性性和安全性都都很好的壩型型。拱壩需要水平平拱圈起整體體作用，故壩壩身不設(shè)永久久伸縮縫，拱壩屬于高次次超靜定整體體結(jié)構(gòu)。當(dāng)外外荷載增大或或壩的某一部部分發(fā)生局部部開裂時(shí)，變變形量較大的的拱或梁將把把荷載部分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移至變形量量較小的拱或或梁，拱和梁梁作用將會自自行調(diào)整。國國內(nèi)外模型試試驗(yàn)成果表明明：只要壩基基牢固，拱壩壩的超載能力力可以達(dá)到設(shè)設(shè)計(jì)荷載的5~11倍，遠(yuǎn)高于重重力壩。拱壩壩體輕韌韌，地震慣性性力比重力壩壩小，工程實(shí)實(shí)踐表明，其其抗震能力也也是很強(qiáng)的。。迄今為止，，拱壩失事比比例遠(yuǎn)小于其其他壩型，而而且?guī)缀鯖]有有因壩身問題題而失事的，，拱壩的失事基基本上是由于于壩肩抗滑失失穩(wěn)所致的。。所以，應(yīng)十分分重視壩肩巖巖體的抗滑穩(wěn)穩(wěn)定分析。因?yàn)楣皦问歉吒叽纬o定整體結(jié)構(gòu)，所以溫度變化化和基巖變形形對壩體應(yīng)力力的影響比較較顯著，在設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，，必須考慮基基巖變形，并并將溫度作用用列為主要荷荷載。拱壩可以安全全溢流，也可可在壩身設(shè)置置單層或多層層大孔口泄水水。由于拱壩剖面面較薄，壩體體幾何形狀復(fù)復(fù)雜，因此對對于筑壩材料料強(qiáng)度、抗?jié)B滲性和施工質(zhì)質(zhì)量等要求都都比重力壩嚴(yán)嚴(yán)格。雙河拱壩有限限元實(shí)體模型型上游鳥瞰圖圖雙河拱壩仿真真分析有限元元模型三、地質(zhì)地形形條件河谷形狀對荷荷載分布和壩壩體剖面的影影響1、地形條件河谷狹窄，左左右對稱，向向下游收縮的的“V”或“U”形地形。寬高比與厚高高比

（a）寬高比：河河谷寬度L與壩高H的比值，（（b）厚高比：壩壩厚T與壩高H的比值。L/H<1.5,T/H<0.2為薄拱壩；L/H=1.5~3.0,T/H=0.2~0.35為一般拱壩；；L/H=3.0~4.5,T/H=0.35~0.60為重力拱壩。。2、地質(zhì)條件基巖均勻，堅(jiān)堅(jiān)固完整，有有足夠的強(qiáng)度度、透水性小小而能抗風(fēng)化化。

上述條條件不能滿足足時(shí)，需進(jìn)行行固結(jié)灌漿以以增加地基的的整體性和牢牢固程度。3、發(fā)展趨勢對地形地質(zhì)條條件的限制有有所放寬，壩壩更高，壩體體薄，壩型多多樣化，雙曲曲居多，壩頂頂泄流的單寬寬流量加大，，最優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)處于實(shí)用階階段。四、拱壩的形形式:控制拱壩形式式的主要參數(shù)有:拱弧的半徑、、中心角、圓圓弧中心沿高高程的跡線和和拱厚。按照拱壩的拱拱弧半徑和拱拱中心角，可可將拱壩分為為：單曲拱和雙曲拱.中心角的影響響:中心角大一些些,拱圈厚度小一一些,拱圈內(nèi)力小一一些,因此適當(dāng)加大大中心角是有有利的.但過大的中心心角將使拱端端弧面的切線線與河岸等高高線的夾角變變小,降低拱座的穩(wěn)穩(wěn)定形性.1、單曲拱，又稱為定外外半徑定中心心角拱對對U型或矩形斷面面的河谷，其其寬度上下相相差不大，各各高程中心角角比較接近，，外半徑可保保持不變，僅僅需下游半徑徑變化以適應(yīng)應(yīng)壩厚變化的的要求。特點(diǎn)：施工簡單，，直立的上游游面便于布置置進(jìn)水孔和泄泄水孔及其設(shè)設(shè)備，但當(dāng)河河谷上寬下窄窄時(shí)，下部拱拱的中心角必必然會減小，，從而降低拱拱的作用，要要求加大壩體體厚度,不經(jīng)濟(jì).2、雙曲拱壩對底部狹窄的的“V”字形河谷，宜宜將各層拱圈圈外半徑,上至下逐漸減減小，可大大大減少壩體方方量。變外半徑等中中心角拱的特特點(diǎn)：拱壩應(yīng)力條件件較好，梁呈呈彎曲形狀,兼有拱的作用用,更經(jīng)濟(jì)，但但有倒懸出出現(xiàn)，設(shè)計(jì)計(jì)及施工較較復(fù)雜，對“V”、“U”型河谷都適適用.雙曲拱壩拱壩的荷載載一、荷載作用在拱壩壩上的荷載載主要有：：水壓力（（靜水壓力力和動(dòng)水壓壓力）、溫溫度荷載、、自重、揚(yáng)揚(yáng)壓力、泥泥沙壓力、、浪壓力、、冰壓力和和地震荷載載（地震慣慣性力和地地震動(dòng)水壓壓力）等。。一般荷載載的計(jì)算方方法與重力力壩基本相相同，這里里只強(qiáng)調(diào)作作用的拱壩壩上荷載的的某些特點(diǎn)點(diǎn)。1、自重荷載載對薄拱壩而而言，自重重的影響很很小，幾乎乎可忽略不不計(jì)，對中中等厚度拱拱壩和重力力拱壩來說說，應(yīng)考慮慮自重的作作用，自重重荷載由梁梁承擔(dān)。截面A1、A2間的壩體自自重G可按辛普森森公式進(jìn)行行計(jì)算：2、水平徑向荷荷載主要為靜水水壓力，其其次有泥沙沙壓力、浪浪壓力、冰冰壓力等，，由拱和梁梁共同承擔(dān)擔(dān)。分擔(dān)荷荷載的比例例須通過荷荷載分配的的方法來劃劃分。當(dāng)基巖彈模模與壩體相相同時(shí)，在在均布徑向向荷載作用用下水平面面上的應(yīng)力力分布的一一般規(guī)律是是：3、溫度荷載載這是拱壩設(shè)設(shè)計(jì)中的主主要荷載之之一在水壓力和和溫度荷載載共同引起起的徑向變變位中，溫溫度荷載約約占據(jù)1/3至1/2，對壩頂部部分的影響響更大。通通常假定溫溫度荷載由由拱圈承擔(dān)擔(dān)。產(chǎn)生溫度荷荷載的兩個(gè)個(gè)原因是：：（1）混凝土施施工過程中中水化熱的的散發(fā)；（2）外界氣溫溫的變化。。封拱溫度：：選用下游以以年平均氣氣溫、上游游以年平均均水溫作為為邊界條件件，求出此此時(shí)的壩體體溫度場作作為穩(wěn)定溫溫度場。工工程中，一一般選在年年平均氣溫溫或略低時(shí)時(shí)進(jìn)行封拱拱。*溫升：溫度高于封封拱溫度。。溫升對壩壩肩穩(wěn)定不不利，對應(yīng)應(yīng)力有利；；*溫降：溫度低于封封拱溫度。。溫降對壩壩肩穩(wěn)定有有利，對應(yīng)應(yīng)力不利。。＋”為壓應(yīng)力，，“－”為拉應(yīng)力4、揚(yáng)壓力由于拱壩壩壩底厚度很很小，作用用于壩底的的揚(yáng)壓力較較小，除厚厚拱壩和中中厚拱壩需需考慮揚(yáng)壓壓力的作用用外，對薄薄拱壩揚(yáng)壓壓力可忽略略不計(jì)。二、荷載組組合拱壩設(shè)計(jì)荷荷載組合可可分為基本本組合和特特殊組合二二類。（一）基本本組合有以下幾種種情況：1、水庫正常常蓄水位及及相應(yīng)的尾尾水位和設(shè)設(shè)計(jì)正常溫溫降，自重重、揚(yáng)壓力力、泥沙壓壓力、浪壓壓力、冰壓壓力。2、水庫死水水位（或運(yùn)運(yùn)行最低水水位）及相相應(yīng)的尾水水位和此時(shí)時(shí)出現(xiàn)的設(shè)設(shè)計(jì)正常溫溫升，自重重，揚(yáng)壓力力（或不計(jì)計(jì)），泥沙沙壓力，浪浪壓力。（二）特殊殊組合分以下幾種種情況：1、校核洪水水位及相應(yīng)應(yīng)的尾水位位和此時(shí)出出現(xiàn)的設(shè)計(jì)計(jì)正常溫升升，自重，，揚(yáng)壓力，，泥沙壓力力，動(dòng)水壓壓力，浪壓壓力。2、基本組合合1+地震荷載。。3、施工期的的荷載組合合，包括接接縫未灌漿漿和分期灌灌漿兩種情情況。（1）接縫未灌漿漿①自重；②遇施工洪洪水時(shí)的靜靜水壓力加加自重。（2）分期灌漿①自重及接接縫灌漿部部分壩體濁濁度荷載（（設(shè)計(jì)正常常溫升或設(shè)設(shè)計(jì)正常溫溫降）；②遭遇施工工洪水時(shí)，，靜水壓力力，自重及及接縫灌漿漿部分壩體體溫度荷載載（設(shè)計(jì)正正常溫升））。4、其其他他稀稀遇遇的的不不利利荷荷載載組組合合。。在上上述述荷荷載載組組合合中中，，可可根根據(jù)據(jù)工工程程的的實(shí)實(shí)際際情情況況選選擇擇控控制制性性的的荷荷載載組組合合，，作作為為分分析析壩壩體體應(yīng)應(yīng)力力和和壩壩肩肩巖巖體體穩(wěn)穩(wěn)定定的的依依據(jù)據(jù)。。在在初初步步選選擇擇體體形形時(shí)時(shí)，，可可用用基基本本組組合合1作為為控控制制性性的的荷荷載載組組合合。。在在地地震震較較頻頻繁繁的的地地區(qū)區(qū)，，當(dāng)當(dāng)施施工工較較長長時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)采采取取措措施施及及時(shí)時(shí)封封拱拱，，必必要要時(shí)時(shí)對對施施工工期期的的荷荷載載組組合合尚尚應(yīng)應(yīng)增增加加一一項(xiàng)項(xiàng)“上述述情情況況加加地地震震荷荷載載”，其其地地震震烈烈度度可可按按設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)烈烈度度降降低低一一度度考考慮慮。。第三三節(jié)節(jié)拱拱壩壩的的布布置置一、、拱拱壩壩斷斷面面尺尺寸寸的的初初步步擬擬定定當(dāng)壩壩高高已已定定，，壩壩體體待待定定的的基基本本尺尺寸寸主主要要是是：：拱圈圈的的平平面面形形式式及及各各層層拱拱圈圈軸軸線線的的半半徑徑和和中中心心角角，，拱拱冠冠梁梁上上下下游游成成的的形形式式以以及及各各高高程程的的厚厚度度。首首先先要要擬擬定定的的是是平平面面拱拱圈圈的的形形式式及及其其中中心心角角、、半半徑徑和和厚厚度度，，以以及及拱拱冠冠懸懸臂臂梁梁的的尺尺寸寸。。圓弧弧形形拱拱圈圈的的中中心心角角、、半半徑徑和和厚厚度度拱壩壩的的水水平平拱拱圈圈以以圓圓弧弧形形最最為為常常用用。。為為從從拱拱壩壩任任意意高高程程取取的的單單位位高高度度的的等等截截面面圓圓拱拱，，設(shè)設(shè)拱拱圈圈的的外外半半徑徑為為，，拱拱圈圈中中心心線線半半徑徑為為，，中中心心角角為為，，在在沿沿外外弧弧均均布布水水壓壓力力平平衡衡條條件件可可得得“圓簡簡公公式式”為：：圓弧弧拱拱圈圈水平拱圈的較較優(yōu)形態(tài)合理的拱圈形形式應(yīng)當(dāng)是壓壓力線接近拱拱軸線，使拱拱截面的壓應(yīng)應(yīng)力分布趨于于均勻，從工工程力學(xué)可知知，當(dāng)單獨(dú)一一個(gè)拱圈在上上游面承受勻勻布水壓力時(shí)時(shí)，其最合理理的形態(tài)為圓圓弧拱。但是是對于拱壩來來說，由于其其結(jié)構(gòu)性能具具有水平拱和和垂直梁的作作用，拱梁的的系統(tǒng)共同承承擔(dān)外荷載，，且水平拱所所分擔(dān)的水壓壓力部分往往往是非勻布的的，通常是從從拱冠向拱端端逐漸減少的的。因此最經(jīng)經(jīng)濟(jì)合理的拱拱圈形大辯論論就不一定是是圓弧拱，實(shí)實(shí)際采用時(shí)需需綜合考慮經(jīng)經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)及及施工等因素素。鉛直剖面（拱拱冠梁）的形形式和尺寸在拱壩的軸線線和拱圈平面面形式確定之之后，鉛直剖剖面可以拱冠冠梁為代表，，初步擬定其其尺寸。1、壩頂厚度壩頂厚度應(yīng)根根據(jù)剖面設(shè)計(jì)計(jì)確定，并滿滿足運(yùn)行、交交通要求，一一般不應(yīng)小于于3m。壩頂厚度還還可按下列經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式估算算：式中H——壩高(m)L1——壩頂高程外兩兩拱端新鮮基基巖之間的直直線距離（m）；R軸——頂拱軸線的半半徑（m），初估時(shí)可取，，此時(shí)時(shí)相當(dāng)于頂拱拱中心角為113°。在實(shí)際工程程中常以頂拱拱外弧作為拱拱壩的軸線。。2、壩底厚度拱壩的壩底厚厚度主要取決決于壩高和河河谷形狀。設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)可參考考已建成的壩壩高和河谷形形狀大致相近近的拱壩來初初步擬定，再再通過計(jì)算和和修改布置定定出合適的尺尺寸。作為拱壩優(yōu)選選的初始方案案，壩底厚度度可按下式計(jì)計(jì)算：3、拱冠梁的形形態(tài)和尺寸拱冠梁剖面的的形態(tài)對拱壩壩的豎直曲率率和自重應(yīng)力力有很大影響響。以往較廣廣泛采用上游游面近于垂直直的單曲拱壩壩，盡管設(shè)計(jì)計(jì)和施工方便便，但往往很很不經(jīng)濟(jì)，近近代大多數(shù)較較高的拱壩都都采用雙曲形，即豎直剖剖面的上下游游面均有一定定曲率，其明明顯的優(yōu)點(diǎn)是是可利用壩體體自重以減小小由上游面水水壓力引起的的壩底上游面面以及壩體上上部下游面的的垂直拉應(yīng)力力，并利用垂垂直拱的作用用，使懸臂梁梁在水壓作用用下產(chǎn)生水平平變位的同時(shí)時(shí)還有向上變變形的傾向，，該傾向得到到頂拱的支承承，從而減小小了懸臂梁的的彎矩，使拱拱的應(yīng)力狀況況得到改善。。圖3.11是幾個(gè)典型拱拱壩的拱冠梁梁剖面圖。拱壩典型剖面面圖二、拱壩布置置的原則和要要求拱壩布置的原原則是，根據(jù)據(jù)壩址地形、、地質(zhì)、水文文等自然條件件以及樞紐綜綜合利用要求求統(tǒng)籌布置，，在滿足穩(wěn)定定和建筑物運(yùn)運(yùn)用的要求下下，通過調(diào)整整拱壩的外形形尺寸，使壩壩體材料的強(qiáng)強(qiáng)度得到充分分發(fā)揮，控制制拉應(yīng)力在允允許范圍之內(nèi)內(nèi)，而壩的工工程量最省。。因拱壩型式式比較復(fù)雜，，斷面形狀又又隨地形地質(zhì)質(zhì)情況而變化化，故拱壩布布置需有較多多的方案，進(jìn)進(jìn)行全面技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，，選擇最優(yōu)方方案。而最終終選定的布置置方案，一般般需經(jīng)模型試試驗(yàn)論證。拱壩布置的步步驟拱壩布置復(fù)雜雜，需結(jié)合地地形地質(zhì)條件件，反復(fù)修訂訂，作多方案案比較，最后后定出布置圖圖，其步驟如下：：①根據(jù)壩址地地形、地質(zhì)資資料定出開挖挖深度，繪出出壩址利用基基巖面等高線線圖。綜合考考慮地形、地地質(zhì)、水文、、施工及運(yùn)用用條件等，選選擇適宜的拱拱壩壩型。②②利利用基巖面等等高線地形圖圖，試定頂拱拱軸線的位置置。頂拱軸線線的半徑可參參考前邊的介紹。應(yīng)量使拱軸軸線與等高線線在拱端處的的夾角不小于于30°，并使兩端夾夾角大致相近近。按適當(dāng)?shù)牡闹行慕呛蛪螇雾敽穸犬嫵龀鲰敼皟?nèi)外緣緣弧線。③初擬拱冠梁剖剖面尺寸，并并擬定各高程程拱圈的厚度度。一般選取取5~10層拱圈，繪制制各層拱圈平平面圖。各層層拱圈的圓心心聯(lián)線在平面面上最好能對對稱于河谷可可利用基巖面面地形圖，在在垂直面上，，這種圓心聯(lián)聯(lián)線應(yīng)是光滑滑的曲線。④切取若干垂垂直剖面，檢檢查其輪廊是是否光滑連續(xù)續(xù)，倒懸是否否過大，如不不符合要求，，應(yīng)適當(dāng)修改改拱圈及梁的的形狀尺寸。。⑤⑤根據(jù)初定的的壩體尺寸進(jìn)進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算算及壩肩穩(wěn)定定較核。如不不符合要求，，應(yīng)重復(fù)以上上步驟修改壩壩體布置和尺尺寸。⑥將拱壩沿拱的的軸線展開，，繪成立視圖圖，顯示基巖巖面的起伏變變化，對突變變處采取削平平或填塞措施施。⑦⑦計(jì)算壩體工工程量，作為為不同方案比比較的依據(jù)。。由由于于拱壩布置需需反復(fù)修改，，并作多方案案比較，目前前已利用計(jì)算算機(jī)設(shè)計(jì)。首首先由設(shè)計(jì)人人員根據(jù)地形形地質(zhì)條件，，初繪拱壩輪輪廓，由計(jì)算算機(jī)計(jì)算控制制點(diǎn)坐標(biāo)，畫畫出壩體透視視圖、展開圖圖，在展開圖圖上畫好二維維網(wǎng)格后，計(jì)計(jì)算機(jī)即可自自動(dòng)形成三維維網(wǎng)格，并用用有限元法計(jì)計(jì)算出應(yīng)力，，然后再根據(jù)據(jù)應(yīng)力狀態(tài)修修改壩體形狀狀，重復(fù)幾次次即可。采用用這種方法，，壩體上下游游面形狀由坐坐標(biāo)定點(diǎn)，改改變形狀方便便，適用于任任何復(fù)雜形狀狀的拱壩。拱端的布置原原則:保證拱端能很很好地嵌入堅(jiān)堅(jiān)實(shí)的基巖，，有充分的巖巖體承受施加加的荷載，并并應(yīng)考慮巖石石內(nèi)節(jié)理的傾傾向,以保證在各種種荷載條件下下壩肩的穩(wěn)定定。*全徑向拱座：使拱端推力力接近垂直于于拱座面；*半徑向拱座：基巖開挖過過多時(shí)，靠上上游側(cè)1/2拱座面與基準(zhǔn)準(zhǔn)面的交角大大于10o；*非徑向拱座：基巖開挖過過多時(shí)采用，，拱座面與基基準(zhǔn)面的夾角角應(yīng)小于80o。拱座類型的開開挖類型見圖圖拱座類類型第四節(jié)節(jié)拱拱壩的的應(yīng)力力分析析一、拱拱壩應(yīng)應(yīng)力分分析的的常用用方法法拱壩是是一個(gè)個(gè)空間間彈性性殼體體，其其幾何何形狀狀和邊邊界條條件都都很復(fù)復(fù)雜，，難以以用嚴(yán)嚴(yán)格的的理論論計(jì)算算求解解拱壩壩壩體體應(yīng)力力狀態(tài)態(tài)。在在工程程設(shè)計(jì)計(jì)中，，常作作一些些必要要的假假定和和簡化化，使使計(jì)算算成果果能滿滿足工工程需需要。。拱壩壩應(yīng)力力分析析的常常用方方法有有圓筒筒法(p93)、純拱拱法、、拱梁梁分載載法、、殼體體理論論計(jì)算算方法法、有有限單單元法法和結(jié)結(jié)構(gòu)模模型試試驗(yàn)法法等。。(1)純拱法法:假定拱拱壩由由許多多互不不影響響的獨(dú)獨(dú)立水水平拱拱圈組組成，，不考考慮梁梁的作作用，，荷載載全部部由拱拱圈承承擔(dān)。。計(jì)算算簡單單，但但結(jié)果果偏大大，尤尤其對對厚拱拱壩。。對薄薄拱壩壩和小小型工工程較較為適適用。。(2)拱梁分分載法法:假定拱拱壩由由許多多層水水平拱拱圈和和鉛直直懸臂臂梁組組成，，荷載載由拱拱梁共共同承承擔(dān)，，按拱拱、梁梁相交交點(diǎn)變變位一一致的的條件件將荷荷載分分配到到拱、、梁兩兩個(gè)系系統(tǒng)上上。梁梁是靜靜定結(jié)結(jié)構(gòu)，，其應(yīng)應(yīng)力容容易計(jì)計(jì)算；；拱的的應(yīng)力力則按按彈性性固端端拱進(jìn)進(jìn)行，，計(jì)算算結(jié)果果較為為合理理，但但計(jì)算算量大大，需需借助助計(jì)算算機(jī)，，適于于大、、中型型拱壩壩拱冠梁梁法:最簡單單的拱拱梁分分載法法，可可采用用拱冠冠梁作作為所所有懸懸臂梁梁的代代表與與許多多拱圈圈組成成拱梁梁系統(tǒng)統(tǒng)，按按拱、、梁交交點(diǎn)徑徑向線線變位位一致致的條條件來來建立立變形形協(xié)調(diào)調(diào)方程程,并進(jìn)行行荷載載分配配,可大大大減少少工作作量。。拱冠梁梁法的的主要步步驟是：①選定定若干干拱圈圈，分分別計(jì)計(jì)算各各拱圈圈拱頂頂以及及拱冠冠梁與與各拱拱圈交交點(diǎn)在在單位位徑向向荷載載作用用下的的變位位，這這些變變位稱稱為“單位變變位”；②根據(jù)據(jù)各共共軛點(diǎn)點(diǎn)拱、、梁徑徑向變變位協(xié)協(xié)調(diào)的的關(guān)系系以及及各點(diǎn)點(diǎn)荷載載之和和應(yīng)等等于總總荷載載強(qiáng)度度的要要求建建立變變位協(xié)協(xié)調(diào)方方程組組；③將上上述方方程組組聯(lián)立立求解解，得得出各各點(diǎn)的的荷載載分配配；④根據(jù)據(jù)求屆屆的荷荷載分分配值值，分分別計(jì)計(jì)算拱拱冠梁梁和各各拱圈圈的內(nèi)內(nèi)力和和應(yīng)力力。拱冠梁梁法荷荷載分分配示示意圖圖殼體理理論計(jì)計(jì)算方方法:采用殼殼體理理論計(jì)計(jì)算拱拱壩應(yīng)應(yīng)力的的近似似方法法，早早在30年代就就由P托克爾爾提出出。由由于壩壩體形形狀和和幾何何尺度度的變變化以以及邊邊界條條件的的復(fù)雜雜性，，使這這一方方法受受到很很大限限制。。近年年來由由于計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)術(shù)的發(fā)發(fā)展，，使這這一方方法取取得了了新進(jìn)進(jìn)展。。網(wǎng)格格法就就是應(yīng)應(yīng)用有有限差差分解解算殼殼體方方程的的一種種計(jì)算算方法法，它它適用用于薄薄拱壩壩。我我國廣廣東泉泉水雙雙曲拱拱壩用用網(wǎng)格格法進(jìn)進(jìn)行應(yīng)應(yīng)力計(jì)計(jì)算，，效果果較好好。有限單單元法法:將地基基和壩壩體劃劃分為為有限限數(shù)量量的單單元，，以節(jié)節(jié)點(diǎn)相相連接接，用用離散散模型型代替替連續(xù)續(xù)體結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行壩壩內(nèi)各各單元元的應(yīng)應(yīng)力和和變位位計(jì)算算，能能正確確反映映施工工過程程對應(yīng)應(yīng)力的的影響響，能能解決決復(fù)雜雜邊界界條件件和材材料不不均勻勻的問問題，，適用用而有有效，，但計(jì)計(jì)算量量相當(dāng)當(dāng)大，，必須須借助助于計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)才能能完成成。有限單單元法法的適適應(yīng)性性很強(qiáng)強(qiáng)，通通過采采用不不同的的單元元，可可以在在不同同的精精度上上求解解。例例如在在分析析圓筒筒面薄薄殼拱拱壩時(shí)時(shí)，可可用矩矩形板板單元元(圖a)；對于于雙曲曲薄拱拱壩，，為適適應(yīng)不不規(guī)則則的外外形和和邊界界條件件，常常采用用三角角形板板單元元(圖b)；對于于厚度度較大大、外外形復(fù)復(fù)雜、、地基基不均均勻的的拱壩壩，可可采用用較精精確的的三維維有限限元法法分析析。薄殼拱拱壩的的單元元?jiǎng)澐址秩S有有限元元分析析適用用于任任何形形狀的的拱壩壩，可可以包包括一一定范范圍的的基巖巖，如如圖所所示。?；鶐r巖可以以是非非均質(zhì)質(zhì)或各各向異異性的的，可可以考考慮任任何性性質(zhì)的的荷載載，如如基巖巖和壩壩體內(nèi)內(nèi)部的的滲流流體積積力、、自重重、溫溫度荷荷載、、灌漿漿和預(yù)預(yù)應(yīng)力力、地地震力力等，，并可可以考考慮塑塑性和和開裂裂等非非線性性影響響，也也可用用于動(dòng)動(dòng)力分分析。。三維維有限限元分分析主主要可可分為為四面面體和和六面面體等等參數(shù)數(shù)單元元兩大大類。。四面面體單單元的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是剛剛度矩矩陣簡簡單，，但必必須劃劃分較較多數(shù)數(shù)量的的單元元才能能得到到較好好的成成果。。六面面體單單元，，尤其其是20結(jié)點(diǎn)等等參數(shù)數(shù)單元元，由由于其其計(jì)算算精度度高，，外形形為曲曲面六六面體體，能能適應(yīng)應(yīng)復(fù)雜雜的幾幾何形形狀，，在大大型拱拱壩或或重要要的拱拱壩中中，應(yīng)應(yīng)用尤尤為廣廣泛。。壩體及及基巖巖單元元(三維分分析)(6)結(jié)構(gòu)模型型試驗(yàn)法法:用石膏加加石藻土土組成的的弱性材材料構(gòu)建建結(jié)構(gòu)模模型，用用應(yīng)變儀儀測量加加載前后后模型各各點(diǎn)應(yīng)變變值的變變化，以以此求得得壩體應(yīng)應(yīng)力.二、拱壩壩設(shè)計(jì)的的應(yīng)力控控制指標(biāo)標(biāo)拱壩的應(yīng)應(yīng)力控制制標(biāo)涉及及到筑壩壩材料強(qiáng)強(qiáng)度的極極限值和和有關(guān)安安全系數(shù)數(shù)的取值值?；炷凉肮皦卧O(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范（（SD145-85）對允許許應(yīng)力尚尚無明確確規(guī)定，，設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)采用的的允許應(yīng)應(yīng)力還較較低。對對于較高高的拱壩壩，允許許壓應(yīng)力力常取5.0~6.0MPa，個(gè)別的的曾用到到過9.0MPa。規(guī)范規(guī)定定，對于基本本荷載組組合，安安全系數(shù)數(shù)為4.0；對于特特殊組合合，安全全系數(shù)為為3.5；當(dāng)考慮慮地震荷荷載時(shí)，，混凝土土的允許許壓應(yīng)力力可比靜靜荷載情情況適當(dāng)當(dāng)提高，，但不超超過30%.由于混凝凝土的抗抗壓強(qiáng)度度較高，，拱壩斷斷面設(shè)計(jì)計(jì)常受拉拉受力控控制，拉拉應(yīng)力較較大部位位常在拱拱冠梁的的上游面面壩基處處，實(shí)際際上這個(gè)個(gè)部位的的拉應(yīng)力力稍有超超過并不不很危險(xiǎn)險(xiǎn)。因?yàn)闉楣皦尉呔哂姓w體作用，，即使梁梁底開裂，應(yīng)力即即自行調(diào)調(diào)整，使使裂縫發(fā)發(fā)展到一一定程度度而停止止，而水水平拱承承載的潛潛力仍很很大。因因此現(xiàn)在在一般認(rèn)認(rèn)為可適適當(dāng)提高高梁底上上游面的的允許拉拉應(yīng)力值值。國內(nèi)內(nèi)多數(shù)拱拱壩設(shè)計(jì)計(jì)允許拉拉應(yīng)力值值大致控控制在0.5~1.5MPa之間。而混凝土土拱壩設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范（SD145-85）規(guī)定：：對于基本本荷載組組合，允允許拉應(yīng)應(yīng)力為1.2MPa；對于特特殊荷載載組合，，允許拉拉應(yīng)力為為1.5MPa。當(dāng)考慮慮地震荷荷載時(shí)，，允許拉拉應(yīng)力可可適當(dāng)提提高，但但不超過過30%。近年來，，隨著拱拱壩建筑筑的發(fā)展展和人們們對客觀觀事物認(rèn)認(rèn)識的深深化，有有提高允允許應(yīng)力力、減小小安全系系數(shù)的趨趨向。如如美國墾墾力局1977年《拱壩設(shè)計(jì)計(jì)準(zhǔn)則》規(guī)定：對對于正常常荷載組組合，抗抗壓安全全系數(shù)為為3.0，允許壓壓應(yīng)力為為10.58MPa；對于非非常荷載載組合，，抗壓安安全系數(shù)數(shù)為2.0，允許壓壓應(yīng)力為為15.68MPa。在正常常荷載組組合，允允許局部部出現(xiàn)拉拉應(yīng)力，，但不大大于1.06MPa；在非常常荷載組組合時(shí)，，拉應(yīng)力力不大于于1.57MPa。第五節(jié)拱拱肩穩(wěn)穩(wěn)定分析析拱壩所承承受的荷荷載大部部分都是是通過拱拱的作用用傳到兩兩岸拱座座巖體，，拱壩所所具有的的一切優(yōu)優(yōu)點(diǎn)都是是建立在在拱座穩(wěn)穩(wěn)定的基基礎(chǔ)上，，拱壩的的重大事事故基本本上均與與拱座滑滑動(dòng)失穩(wěn)穩(wěn)有關(guān)。。1959年法國馬馬爾巴塞塞拱壩因因左岸拱拱座失穩(wěn)穩(wěn)而遭到到破壞后后，許多國家家在拱壩壩設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范中都都明確規(guī)規(guī)定必須須進(jìn)行拱拱座穩(wěn)定定分析，，對兩岸岸拱座的的穩(wěn)定性性作出論論證，必必要時(shí)采采取適當(dāng)當(dāng)工程措措施，以以保證拱拱座的穩(wěn)穩(wěn)定?？够€(wěn)定定分析中中的滑動(dòng)動(dòng)體邊界界，常由由若干個(gè)個(gè)滑裂面面和臨空空面組成成?；蚜衙嬉话惆銘?yīng)是巖巖體內(nèi)的的各種結(jié)結(jié)構(gòu)面，，尤其是是軟弱結(jié)結(jié)構(gòu)面。。臨空面面則為天天然地表表。下圖圖列舉拱拱座巖體體可能發(fā)發(fā)生的滑滑動(dòng)條件件.壩肩基巖巖滑動(dòng)條條件①在壩的上上游面基基礎(chǔ)內(nèi)存存在水平平拉應(yīng)力力區(qū)，有有產(chǎn)生鉛鉛直裂縫縫的可能能，因此此滑動(dòng)體體的上游游邊界一一般假定定從拱座座上游面面開始(圖a)；若壩肩肩附近有有順河向向斷層破破碎帶，，則有可可能在斷斷層破碎碎帶與拱拱座間的的巖體處處發(fā)生破破裂，然然后沿?cái)鄶鄬悠扑樗閹蛳孪掠位埔?圖b)。②滑動(dòng)巖巖體下游游具有滑滑動(dòng)位移移的空間間，這可可能是河河流轉(zhuǎn)彎彎突然擴(kuò)擴(kuò)大或沖沖溝形成成的臨空空面(圖c)，也可能能是下游游有斷層層破碎帶帶或較寬寬的風(fēng)化化軟弱巖巖脈受力力壓縮變變形后形形成的滑滑移空間間(圖d)。③滑動(dòng)巖巖體底部部有緩傾傾角節(jié)理理裂隙或或軟弱夾夾層面(圖e)。平行河流流方向或或向河中中傾斜的的節(jié)理可可能導(dǎo)致致滑動(dòng)，，而在下下游逐漸漸斜入山山內(nèi)的節(jié)節(jié)理、裂裂隙則對對穩(wěn)定影影響不大大；一、拱座座穩(wěn)定分分析方法法評價(jià)拱座座穩(wěn)定的的方法：一是數(shù)值計(jì)算算法；二是模型試驗(yàn)驗(yàn)法。數(shù)值計(jì)算算法可分分為兩類類：一是是剛體極極限平衡衡法，將將巖體作作為剛體體考慮；；二是有有限單元元法，將將壩和地地基作為為彈性體體或彈塑塑性體考考慮。模型試驗(yàn)驗(yàn)法也有有兩種；；一是線線彈性結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)力力模型試試驗(yàn)，二二是地質(zhì)質(zhì)力學(xué)模模型試驗(yàn)驗(yàn)。作用在滑滑動(dòng)面上上的力S是滑動(dòng)力力，P是阻滑力力，并考考慮到拱拱端下游游巖體重重量W的作用，，由此可可得抗滑滑穩(wěn)定安安全系數(shù)數(shù)為：局部拱座座穩(wěn)定計(jì)計(jì)算圖三、整體體抗滑穩(wěn)穩(wěn)定計(jì)算算拱壩整體體穩(wěn)定需需考慮兩兩種情況況：一是拱拱座整體體沿滑動(dòng)動(dòng)面向下下游滑動(dòng)動(dòng)；二是壩壩體繞一一岸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)滑動(dòng)。。（一）拱拱座整體體滑動(dòng)圖a所示為拱拱座巖體體被一些些構(gòu)造面面所切割割，連同同臨空面面組成一一個(gè)容易易失穩(wěn)的的“楔體”。圖b所示為被被兩個(gè)破破裂面和和切切割出出的一塊塊楔體。。作用在在該楔體體上的荷荷載有：：塊體自自重W，壩體作作用力（（由壩體體應(yīng)力分分析求得得），作作用在破破裂面上上的滲透透壓力、、以以及其其它已知知外力（（如地震震慣性力力等）。。圖a拱座失穩(wěn)穩(wěn)形式圖圖b滑移體受受力圖于是，抗抗滑穩(wěn)定定安全系系數(shù)為：：(二)繞一岸旋旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)動(dòng)當(dāng)河谷兩兩岸地質(zhì)質(zhì)情況差差異較大大時(shí)，如如一岸的的節(jié)理發(fā)發(fā)育或拱拱座巖體體單薄，，或基巖巖有較弱弱夾層，，則壩體體可能繞繞另一岸岸旋轉(zhuǎn)滑滑動(dòng)。拱壩的整整體滑動(dòng)動(dòng)四、改善善拱座穩(wěn)穩(wěn)定的措措施通過拱座座穩(wěn)定分分析，如如發(fā)現(xiàn)不不能滿足足要求，，可采取取以下改改善措施施：①加強(qiáng)地地基處理理，對不不利的節(jié)節(jié)理等進(jìn)進(jìn)行有效效的沖洗洗和固結(jié)結(jié)灌漿，，以提高高其抗剪剪強(qiáng)度。。②加強(qiáng)壩壩肩巖體體的灌漿漿和排水水措施，，減小巖巖體的滲滲透壓力力。③將拱端端向岸壁壁深挖嵌嵌進(jìn)，以以擴(kuò)大下下游的抗抗滑巖體體，也可可避開不不利的滑滑裂面。。這種做做法對增增加拱座座的穩(wěn)定定性較有有效。④改進(jìn)拱拱圈設(shè)計(jì)計(jì)，如采采用三心心拱、拋拋物線拱拱等形式式，使拱拱端推力力盡可能能趨向正正交于岸岸坡。⑤如拱端端基巖承承載能力力較差，，可局部部擴(kuò)大拱拱端或設(shè)設(shè)置推力力墩。第六節(jié)拱壩的構(gòu)構(gòu)造及地地基處理理拱壩的分分縫拱壩是整整體結(jié)構(gòu)構(gòu)，一般般不作永永久性的的結(jié)構(gòu)分分縫，但但施工需需要分段段澆筑，，各段間間設(shè)收縮縮縫，待待壩體溫溫度冷卻卻至穩(wěn)定定溫度時(shí)時(shí)灌漿封封填，使使壩成為為整體。。下圖為為拱壩的的橫縫和和縱縫示示意圖。拱壩的橫橫縫與縱縱縫（一）橫橫縫橫縫一般般沿徑向向或近于于徑向布布置，具具體布置置方式有有三種；；①在各分層層高程處處，橫縫縫指向水水平拱厚厚中心線線的曲率率中心，，對于變變厚度拱拱壩，也也可用上上游壩面面弧線代代替拱厚厚中心線線。定中中心拱壩壩的橫縫縫為豎向向平面，，雙曲拱拱壩的橫橫縫為分分層連續(xù)續(xù)的扭曲曲面；②橫縫以某某一高程程的徑向向?yàn)闇?zhǔn)，，其他高高程均與與其一致致，此時(shí)時(shí)全部橫橫縫均為為豎向平平面；③橫縫在不不同高程程分別采采用上述述兩種方方式，縫縫面將為為分層連連續(xù)的扭扭曲面和和豎向平平面。國內(nèi)外拱拱壩采用用第①種種方式居居多；對對于中小小型或壩壩面曲率率變化較較小的拱拱壩，也也可采用用第②種種方式，，第③種種方式則則是結(jié)合合壩內(nèi)泄泄水管道道和溢流流壩布置置需要而而采用的的。橫縫間距距一般為為15~20m，橫縫內(nèi)內(nèi)應(yīng)設(shè)鍵鍵槽，其其結(jié)構(gòu)形形式和要要求與重重力壩的的類似。。(二)縱縫和水水平縫拱壩斷面面一般較較薄，可可不設(shè)縱縱縫。當(dāng)當(dāng)壩體厚厚度大于于40～50m時(shí)，則需設(shè)設(shè)置縱縫。?？v縫的布布置和構(gòu)造造要求與重重力壩類似似。圖為龍龍羊峽拱壩壩縱縫布置置圖。水平縫布置置要求也與與重力壩類類似。(三)周邊縫雙曲拱壩底底部有墊座座時(shí)，在壩壩體與墊座座間應(yīng)設(shè)置置永久結(jié)構(gòu)構(gòu)縫，稱為為周邊縫，，（意大利利設(shè)計(jì)師首首先設(shè)置了了周邊縫））其作用是：：①改變壩體體與壩基面面直接連接接的邊界條條件。當(dāng)河河谷形狀不不規(guī)則或壩壩基存在地地質(zhì)上的缺缺陷時(shí)，仍仍可設(shè)計(jì)成成經(jīng)濟(jì)合理理的拱壩體體型。②有利于深深入比較選選定拱壩體體型。當(dāng)周周邊縫的位位置擬定后后，如實(shí)際際的壩基開開挖深度與與預(yù)計(jì)的情情況略有差差別時(shí)，只只需調(diào)整墊墊座高度而而不必修改改拱壩體型型。③改善壩體上游游面的應(yīng)力狀狀態(tài)，可減小小甚至免除上上游面的豎向向拉應(yīng)力。由由于周邊縫多多為連續(xù)光滑滑曲面，可使使壩體與墊層層間的應(yīng)力分分布較均勻，，并可利用墊墊座增大與壩壩基接觸面，，調(diào)整和減小小該處的壓應(yīng)應(yīng)力。④減小壩體傳傳至墊座的彎彎矩，從而減減小墊座和壩壩基面間產(chǎn)生生拉應(yīng)力的不不利影響，避避免墊座與壩壩基阻水帷幕幕的接觸面受受拉而破壞。。⑤可以提前澆澆筑墊座混凝凝土，以覆蓋蓋和保護(hù)基巖巖面，并進(jìn)行行壩基灌漿。。壩頂及壩面拱壩壩頂?shù)慕Y(jié)結(jié)構(gòu)形式和尺尺寸應(yīng)按使用用要求確定，，當(dāng)無交通要要求時(shí)，非溢溢流壩頂寬度度一般應(yīng)不小小于3m。在拱壩上游面面一定厚度內(nèi)內(nèi)應(yīng)澆筑抗?jié)B滲和抗凍性較較好的混凝土土，下游面1—2m范圍內(nèi)用抗凍凍性較好的混混凝土。除特特殊情況外，，一般都不配配筋。但在嚴(yán)嚴(yán)寒地區(qū)的薄薄拱壩，可在在壩頂配筋以以防滲水凍脹脹而開裂。在在地震區(qū)，為為防止壩頂開開裂，可穿過過橫縫布置鋼鋼筋，以增強(qiáng)強(qiáng)壩的整體性性。三、壩內(nèi)廊道道及排水由于拱壩壩體體應(yīng)力較高，，廊道對其周周圍的壩體應(yīng)應(yīng)力有較大影影響。為避免免過多地削弱弱壩體，對于于高度不大、、厚度小于lOm左右的薄拱壩壩，可不設(shè)廊廊道，或只設(shè)設(shè)一層灌漿廊廊道，而將檢檢查、觀測、、交通及壩縫縫灌漿工作移移至壩后橋上上進(jìn)行。橋?qū)拰捯话銥?.2—1.5m，上、下層間間隔20～40m，橋的伸縮縫縫寬約1～3cm，并與壩的橫橫縫一致。若若設(shè)置廊道，，其要求與重重力壩類似。。無冰凍地區(qū)的的薄拱壩可不不設(shè)壩身排水水管，其他情情況下仍應(yīng)布布置排水管。。排水管應(yīng)與與縱向廊道分分層連通，管管距一般為2.5～3.5m，管徑一般為為15～20cm。四、拱壩的若若干特殊構(gòu)造造(一)墊座墊座設(shè)置在拱拱壩壩體與基基巖面之間，，在有周邊縫縫的拱壩中，，墊座與壩體體分開澆筑,在其他情況下下則多與壩體體一起澆筑。。(二)推力墩、重力力墩、翼壩當(dāng)拱壩上部壩壩肩基巖面高高程偏低，形形成較大臺梯梯時(shí)，可設(shè)置置推力墩來彌彌補(bǔ)，使拱端端作用力沿水水平方向由推推力墩傳遞至至壩頭處的基基巖。馬爾帕塞拱壩壩拱壩由法國著著名的柯-貝公司設(shè)計(jì)，，柯因設(shè)計(jì)，，壩高66米，壩頂高程程102.55米，壩頂長222.7米，中心角121度，壩頂厚度度1.5米，底厚6.78米。1952年開工，1954年建成，初期期蓄水緩慢，，歷時(shí)四年尚尚未蓄滿，水水位長期在80~90m高程之間。1959年12月2日水位升至100m高程，當(dāng)晚壩壩體突然潰決決。拱壩混凝凝土的施工質(zhì)質(zhì)量是好的，然而壩基地地址及其處理理存在很多問問題：河床內(nèi)只有兩兩個(gè)鉆孔，孔孔深分別是10.4m、25m；建基面沒有有挖到良好基基巖，僅進(jìn)入入弱風(fēng)化層約約1m；部分壩基的的變形模量僅僅1.0GPa左右；壩址巖巖體內(nèi)含有軟軟弱粘土夾層層和細(xì)微裂縫縫，其承載力力只有2.5~3.0MPa，而拱壩所作作用的應(yīng)力高高達(dá)4.0~6.0MPa；由于試灌的的吸漿量小，，決定不作完完整地防滲帷帷幕；壩體底底部的位移很很大，出事前前曾測到16mm的徑向位移。。當(dāng)時(shí)世界已建建拱壩600座，其是唯一一一座瞬間潰潰決的拱壩，，“然而不管他的的外貌如何，，他的單薄體體型，他的優(yōu)優(yōu)美曲線和它它承受的應(yīng)力力很高，事實(shí)實(shí)是：拱壩是是所有建筑物物中最安全的的一種，是一一種從來沒有有垮掉過的結(jié)結(jié)構(gòu)物?！瘪R爾帕塞拱壩壩失事后，拱拱壩設(shè)計(jì)著更更為審慎地對對待壩基的地地質(zhì)勘探和地地基處理，把把體體型也趨趨于扁平化，，使拱壩的合合力方向向山山里偏轉(zhuǎn)，以以利于壩肩的的穩(wěn)定。注：柯因設(shè)計(jì)計(jì)的90m高的馬立奇拱拱壩切除了底底寬7m的上游壩鍾混混凝土，第一一座既有水平平曲率又有垂垂直曲率的雙雙曲拱壩瓦依昂薄拱壩壩：1958年開工，由意意大利壩工專專家西門扎設(shè)設(shè)計(jì)，壩高262m，地形很窄，，壩體極薄，，底厚僅22.6m，混凝土只有有36萬m3。1963年庫區(qū)左岸發(fā)發(fā)生大滑坡，，滑坡體體積積2.7億m3，形成涌浪翻翻過大壩，漫漫流水深右岸岸超過壩頂260m，左岸超過壩壩頂100m，造成下游2600人死亡，大壩壩也因水庫淤淤滿而報(bào)廢。。大壩僅左岸岸壩頂有一段段長9m、高1.5m的混凝土略有有損壞。五、拱壩的地地基處理拱壩的地基處處理和巖基上上的重力壩基基本相同，只只是要求更加加嚴(yán)格，對兩兩岸壩肩的處處理尤為重要要。壩基開挖高壩一般應(yīng)開開挖至新鮮或或微風(fēng)化的下下部基巖、中中壩應(yīng)盡量開開挖至微風(fēng)化化或弱風(fēng)化的的中、下部基基巖。整個(gè)壩壩基利用巖面面的縱坡應(yīng)平平順而無突變變，拱端開挖挖應(yīng)注意本章章第三節(jié)所述述的拱端布置置原則。河床床覆蓋層原則則上應(yīng)全部挖挖除，如有困困難，應(yīng)在結(jié)結(jié)構(gòu)上采取措措施。例如貴貴州貓?zhí)诱锟诠皦?，，?9.5m，因河床覆蓋蓋層較厚，采采用雙拱壩體體型，以基礎(chǔ)礎(chǔ)拱橋跨過覆覆蓋層，并用用兩排混凝土土防滲墻作為為覆蓋層防滲滲。下圖貴州州貓?zhí)诱锵锟诠皦喂探Y(jié)灌漿和接接觸灌漿拱壩壩基一般般都要進(jìn)行全全面的固結(jié)灌灌漿，以增加加基巖的整體體性。對于節(jié)節(jié)理、裂隙發(fā)發(fā)育的壩基，，尚需擴(kuò)大固固結(jié)灌漿范圍圍。對于坡度度大于50o~60o的陡壁面，上上游壩基接觸觸面以及基巖巖中開挖的所所有槽、井、、洞等回填混混凝土的頂部部，尚應(yīng)進(jìn)行行接觸灌漿，，以提高接觸觸面上的抗剪剪強(qiáng)度和抗壓壓強(qiáng)度，防止止沿接觸面滲滲漏。帷幕灌漿帷幕線一般布布置在壓應(yīng)力力區(qū)，并盡可可能靠近上游游面。帷幕灌灌漿可利用壩壩體內(nèi)的廊道道進(jìn)行（圖a）；當(dāng)壩體較較薄或未設(shè)廊廊道時(shí)，可在在上游壩踵處進(jìn)行（圖b）當(dāng)有壩頭繞繞滲，將影響響拱座巖體穩(wěn)穩(wěn)定，或?qū)⒁饚焖乃繐p失時(shí)，，防滲帷幕還還應(yīng)深入兩岸岸山坡內(nèi)，與與重力壩的情情況類似，但但要求應(yīng)更嚴(yán)嚴(yán)格。地基灌漿壩基排水在防滲帷幕后后應(yīng)設(shè)置壩基基排水孔和排排水廊道。高高壩以及兩岸岸地形較陡、、地質(zhì)條件復(fù)復(fù)雜的中壩，，宜在兩岸設(shè)設(shè)置多層排水水平洞，在平平洞內(nèi)鉆設(shè)排排水孔，以充充分降低兩岸岸巖體內(nèi)的地地下水位和揚(yáng)揚(yáng)壓力。斷層破碎帶的的處理應(yīng)根據(jù)其具體體情況，分析析研究其對壩壩體及地基的的應(yīng)力、變形形、穩(wěn)定和滲滲漏的影響，，采取開挖回回填、混凝土土塞或傳力墻墻等措施加以以處理，原則則上可參照巖巖基上重力壩壩的地基處理理方法，對特特殊地質(zhì)情況況，還需作專專門的研究。。優(yōu)化設(shè)計(jì)：目標(biāo)函數(shù)：壩體體積約束函數(shù)：最大主應(yīng)力力、施工期拉拉應(yīng)力、中心心角、倒懸度度、壩體厚度度等。在優(yōu)化設(shè)計(jì)的的基礎(chǔ)上，我我國提出了兩兩種拱圈伈線線型：二次曲線拱壩壩、混合曲線線拱壩，第七節(jié)拱拱壩材料用于修建拱壩壩的材料主要要是混凝土（（包括常規(guī)混混凝土、碾壓壓混凝土），，中小型工程程長就地取材材，使用漿砌砌塊石。對混混凝土和漿砌砌石材料性能能指標(biāo)的要求求和重力壩相相同。第八節(jié)：其他他形式拱壩一、支墩壩工作原理：①組成支墩墩壩由一系列列獨(dú)立的支墩墩和擋水面板板組成，支墩墩順壩軸線排排列，上游面面設(shè)擋水面板板，遮斷河谷谷，形成擋水水面。②傳力方式庫水壓力由面面板→支墩→→地基③工作原理:利用水重和自自重在壩基面面產(chǎn)生的摩擦擦力來抵抗水水平水壓力維維持穩(wěn)定.二、支墩壩的的型式1、平板壩這是支墩壩的的最早型式，，常用的是簡簡支式平板壩壩。它的面板板是一個(gè)平面面，平板與支支墩在結(jié)構(gòu)上上互不相連。。優(yōu)點(diǎn)：①平板的迎水水面上不產(chǎn)生生拉應(yīng)力；②對溫度變化化的敏感性差差；③地基變形對對壩身應(yīng)力分分布影響不大大,對地基要求不不十分嚴(yán)格；；適用場合：①①地基不不均勻變化較較大時(shí)；②②適用于壩壩高40m以下的壩；這這是由于面板板受力條件的的限制(跨中彎矩大1/8ql2)2、連拱壩一方面由于平平板壩的面板板受力條件不不好，需將面面板的形式加加以改進(jìn)，砼砼的抗壓性能能好，所以可可以把平面的的面板改為圓圓弧面板(拱)，即連拱壩；；另一方面在河河谷較寬時(shí)，，若采用拱壩壩，拱作用得得不到充分發(fā)發(fā)揮，且砼方方量多(中心角越大，，弧長越長)；將面板做成拱拱型的，其受受力條件較好好能較好地利利用材料強(qiáng)度度。適用場合：連拱壩是空間間超靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)，對地基變變形、溫度變變化較敏感，，故對地基要要求相對要高高。如我國國的梅梅山連連拱壩壩1956年建成成，壩壩高88.24m是當(dāng)時(shí)時(shí)世界界上最最高的的，它它比美美國1938年建造造的巴巴特勒勒(Bartlett)壩(87.19m)高1.05m,見圖4.2；佛子子嶺連連拱壩壩高74.4m,見圖4.3，現(xiàn)在在世界界上最最高的的是六六十年年代初初期開開始建建造的的加拿拿大旦旦尼爾爾約翰翰遜(DanielJohnson)連拱壩壩，高高214m。它的的混凝凝土體體積僅僅為同同等高高度重重力壩壩的一一半。。3、大頭頭壩這是一一種較較為優(yōu)優(yōu)越的的壩型型，它它既能能充分分利用用材料料的強(qiáng)強(qiáng)度，，鋼筋筋用量量又少少。已建的的大頭頭壩有有:國內(nèi):廣東新新豐江江單支支墩大大頭壩壩，壩壩