挡水建筑物(拱坝支墩坝)综述

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1、§ 3 拱坝(Arch Dam) 第三章拱坝 § 3 拱坝(Arch Dam) 主要内容 第一节概述 • 第二节拱坝的布置 第三节 拱坝的荷载和应力分析方法 • ♦ 第四节拱座稳定 - ♦ 第五节拱坝的坝身泄水 •・••・・・・ 第六节拱坝的构造和地基处理 第七节支墩坝 3T概述 " 一、拱坝的建设发展概况 二、拱坝的工作原理 三、拱坝工作特点 四、拱坝对地形地质条件的要求 § 3 拱坝(Arch Dam) 1 -4

2、- （-）拱坝发展阶段 ♦拱坝建设的萌芽阶段（1854年以前） ♦拱坝建设的起步阶段（1854年—1917年） 翁拱坝建设的成熟阶段（1917年—I960年） ♦拱坝建设的熟练阶段 （I960年一至今） 1、萌芽阶段(1854年以前) ♦起源：早在一、二千年以前，人们就已意识到拱结 构有较强的拦蓄水流的能力，开始修建高1。余米的圆筒 ♦特点：水平截面为拱形，但未真正利用拱结构的优 点，何根根结构。 ♦贡献：为发展积累了经验。 ♦举例：意大利的高桥(Ponte Alto)拱坝。 § 3 拱坝(Arch Dam) 意大利高桥拱坝的建设过程 2、

3、起步阶段(1854-1917) ♦标志：1854年，法国43m高 的左拉(Zola)拱坝。 ♦所用理论：该拱坝以圆筒 公式为指导，主要利用水平拱 的作用来保证大坝的安全，忽 略梁的作用。 § 3 拱坝(Arch Dam) -8- 3、成熟阶段(1917 — 1960年) ♦标志：1917年，瑞士蒙特萨耳文斯(Montsalvens)拱坝 (H=55m),正式提出多拱梁分载的概念。 ♦主要成就： 电拱梁分载的概念(拱冠梁法，多拱梁法)； 中拱坝体形多元化(双曲拱坝及带缝拱坝＜周边缝、底缝) 的发展)； 令抗滑稳定概念的形成及发展。 ■ 1936年，美国人建设了当时

4、世界上最高的拱坝Hoover （胡佛）拱坝, 坝高221m,底厚201m,座跨科罗拉多河。 2008 3 8 § 3 拱坝(Arch Dam) 11- ■中国第一座拱坝速造于1927年，福建厦门的上里浆砌石拱坝， 坝高27nl.但旧中国的拱坝建设极为缓慢，至1949年，我国仅 修建了 2座15m以上的砌石拱坝. 一内拱坝起设 § 3 拱坝(

5、Arch Dam) 12- ■响洪旬拱坝位于淮河支流西济河上，属于响洪甸镇，是我国自行设计和 施工的笫一座等半径同圆心温凝土重力拱坝，1956＞年4月开工速设， 1958年7月没工.最大坝高87.5米. § 3 拱坝(Arch Dam) am) -14- 而2 瓦依小埃 惯例质图 (单位，m> 4、拱坝建设的熟练阶段(I960年一至今) ♦标志：1960年，建成的意大利瓦依昂 (Vaiont)拱坝(H=262m)。 ♦主要成就：拱坝新的结构形式、计算 方法及其体型优化的方法。 ♦是世界

6、最高的薄拱坝，也是世界最高的一座报废 坝. 意大利无依昂拱坝失事 意大利的瓦依昂rVajont)双曲 拱坝，1961年建成，是当时世界 上策高的双曲楞坝，1963年10月9 目脱，由于水库左岸大面积滑坡， 使2.7亿m3的提统袜以28m/s的速 度滑入水库，高速下滑的，体造 成约250m的涌浪，冲向对岸，漫 过坝顶，并向上游回潮，淹没多 处忖镇使水库报废，造成巨大的 生命、财产损失。致使1925人丧 生，水库破埴满，但拱坝坝体并 未失事，伏在两岸坝肩附近的坝 体内发生两三条裂缝，据估算， 拱坝当时已承受住相当于8信设计 荷载的作用，由此可见拱坝的超 我能力是较大的。 拱坝坝顶长19

7、坝顶厚3・4m 坝底厚22.6m S 1瓦依2B坝枢纽布・《单仲，cn) 1 一大城I 2一发电引水遂汨，3 -表孔送洪同洞I 4中孔世决族髯，5-J 於陵源t 6—导敬修洱। 7-地下厂由। 8一次后Mil 9一交逾蹲洞 国2 瓦依纪坝 惯剖面8E (单位：m> 坝体与禹比为 0.086 1 (Arch Dam) 1 -16" La dig® ( foto Zanfron) -17- 坝区全景 受灾后

8、 水库失事后坝体的破坏情况 拱坝(Arch Dam) 图1瓦依小坝枢纽布・（单位s m） 图2 瓦依那以 横剖面图 （单位：m〉 1一大反，2 发电引水2洞I 3一表孔泄洪建潸，4 中孔泄洪隧洞】5 —底孔谶 洪隧附，6—导流硬洞J 7一地下厂房I

9、 8一堆后桥，9-交通陡洞 §3 拱坝(Arch Dam) (-)世界拱坝建设的时空分布 ♦主要分布在中国、美国及西欧的阿尔卑斯山地区的法国、 意大利及瑞士等国。 ♦拱坝在各类大坝中所占的比例随坝高的增加而增加。 坝高(m) 拱坝所占比例(%) 100—150 30 150—200 45 200m以上 60 §3 拱坝(Arch Dam) 22- (=)世界拱坝之最 ■已建的最高拱坝：前苏联英古力(Inguri)拱坝 (H=272m, n=2. 8, T/H=O. 33) ■已建的最薄拱坝：法国的托拉拱坝(Tol la Dam) (H=88m,

10、TB=2m, T/H=0.023) 在建的最高拱坝: I小湾拱坝 (H=292m, n=2. 83, T/H=0. 238) 中国锦屏拱坝 (H=305m, n=1.6, T/H=0. 19) § 3 拱坝(Arch Dam) -23- Name： Inguri Country： Georgia River： Inguri Type： arch Height： 272m Reservoir volume： 1,110*106 m3 Year of completion : 2001 Owner :Sakenergo C

11、ost of works : 2.3 mio. CHF Duration of services 1996-2001 Cost of services : 0.7 mio. CHF § 3 拱坝(Arch Dam) -24- 图3-8法国托拉拱坝 Name： Tolla Dam Country： France Type： arch Year of completion : 1959 Height： 88 m Base thickness： 2m T/H： 0.023 The dam is a complete succes

12、s and has been shown to posses adequate margins of safety. Whether or not such thin dam is psychologically justifiable is another matter. § 3 拱坝(Arch Dam) -25- 〃'湾拱坝是世界在建的最高双曲拱坝（抛物线型混凝土双曲拱坝）， 最大坝高为292叫 锦屏一级水电站是雅碧江下游河段的控制性水库工程，主要任务是发 电，兼调洪和拦沙作用，是川电外送的主要电源点之一。装机容量3600MW, 多年平均年发电量174亿kW h。总库容77.

13、7亿m3,调节库容49. 1亿m3,属年 调节水库。 §/ 工程特点：地质条件复杂，双曲拱坝高305m,将是世界第一高拱坝。 § 3 拱坝(Arch Dam) 主要趋向： ①对坝址地形地质条件有所净低; 厚度就容，允许应力遗淅加大; 坝顶溢流，坝身开乱，q加大; 在较强地衰地区可建拱坝； 计算理合、计算方法的发卷可进行优化设计; 对材料特性C坝体坝基)由端

14、性-＞非我性; ⑦眼压险拱坝 §3 拱坝(Arch Dam) 一、拱坝的建设发展概况 二、拱坝的工作原理 三、拱坝工作特点 四、拱坝对地形地质条件的要求 § 3 拱坝(Arch Dam) 30- 一、拱田 娥飒是一彳 变厚度的多2 ①依靠拱的作 传给拱座。 ②依靠悬臂梁的作用, 将力传给基岩。 ③坝体的稳定主要依靠 两岸拱端的反力来维持。 U）挨堪平面困 § 3 拱坝(Arch Dam) 拱坝结构的一些基本概念 § 3 拱坝(Arch Dam) 31- § 3 拱坝(Arch Dam) 32- 一、拱坝的建设发展概况 二

15、、拱坝的工作原理 三、拱坝工作特点 、拱坝对地形地质条件的要求 工作特点 ＞结构受力条件好，材料强度可以充分发挥; ＞超载能力大，安全度高；f ①拱梁系统的调整 ②拱圈自身调整为二次拱 ＞抗震， 报废后的瓦依昂坝 沙牌 宝珠寺 剑阁县 普亭县 广安区 岳池县 船山区 紫坪铺  § 3 拱坝(Arch Dam) 1 1 -36- 拱坝工作特点 结构受力条件好,材料强度可以充分发挥; 超载能力大，安全度高；f ①拱梁系统的调整 ②拱圈自身调整为二次拱 ＞抗震性能好; ＞温度、地基变形是主要荷载; ＞对地质、地形条件要求高; ＞

16、坝身泄洪布置相对复杂; §3 拱坝(Arch Dam) 37- 一、拱坝的建设发展概况 二、拱坝的工作原理 三、拱坝工作特点 四、拱坝对地形地质条件的要求 § 3 拱坝(Arch Dam) 38- 破坏形式及安全准则 1、破坏形式： 。拱座失稳 。压应力过大 。局部拉应力过大 2、安全准则： Q拱座抗滑稳定安全系数：K稳过K] 会抗压强度安全系数：K压N[K](基本组合为4,特3.5) @拉应力不超过规定值：基本一 1.2MPa,特一 1.5MPa 3、安全的关键是立■•企。 •S I 3 rY4. VTf■■州喊 «i A 16(. (m

17、u § 3 拱坝(Arch Dam) 40- § 3 拱坝(Arch Dam) 39- 、拱坝对地形和地质条件的要求 拱坝对地形和地质条件要求较高。 (-)地形条件 A河谷狭窄 A河谷的断面形状 A河谷顺河流方向的形状 ►河谷对称性 1、河谷狭窄 河谷的宽高比：〃 = L/H=坝顶处 河谷的宽度/最大坝高。 燮nV2时，薄拱坝：TJHV0.2 ，n=2〜3时，中厚拱坝： 7s/HV0.2 〜0.35 en=3〜4时，厚拱坝： 丁”>0.35 @n>4时，属宽浅河谷，重力坝或拱 形重力坝 §3 拱坝(Arch Dam) 2、河谷的断面形状

18、-41- 只适用于一定形状的河谷地段，如深窄的u、V和梯形 河谷。 CV形河谷：拱承担的荷载较大，坝可以修的较薄、 经济： QU形河谷：梁承担的荷载较大，坝较厚； £梯形河谷介于二者之间。 § 3 拱坝(Arch Dam) 42- 3、河谷顺河流方向的形状 弯处。 以平顺河流或呈收缩形河流较好，要避免河道的出口和转 § 3 拱坝(Arch Dam) 4、河谷对称性 拱坝一般比较适合于对称河谷O 拱的跨度沿高程急剧变化会引起坝体应力集中 § 3 拱坝(Arch

19、 Dam) ——-44- 河谷狭窄（V、U形河谷），岸坡平顺无突变 -45- § 3 拱坝(Arch Dam) -47- （二）地质条件 岩石比较均匀 变形参数E、u：均匀 有足够的强度 强度参数R、c、f 透水性要小 抗渗性K、［J］：渗透性小 抗风化能力强 耐久性：抗侵蚀、抗风化 坚固完整 无地质上的缺陷：没有大的 断裂构造和软弱夹层等。

20、 §3 拱坝(Arch Dam) 48- 3-2 拱坝的布置 但拱坝布置的任务及原则 ◎拱坝断面尺寸的拟定 @溢流布置 ◎坝体分缝 ◎拱端布置 @拱坝布置的步骤 二滩拱坝 §3 拱坝(Arch Dam) ©拱坝断面尺寸的拟定 M B M ■ ■ CIOWN CANTILEVER SECTION § 3 拱坝(Arch Dam) (-)拱坝布置的任务及原则 1、重要性 @直接关系大坝的安全、造价、施工及美观。 2、任务 ◎泄洪方式、厂房布置情况 ◎应力和稳定分析 @修改方案 ◎方案优选 1 -50- 3、影响因素 ◎自然条件，施工、运用。 4、具体方法 。拱坝CAD,利用编制好的计算机软件自动进行。 ◎半自动化方法。 。人工方法。