拱坝的布置课件.ppt

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1、§3-3拱坝的布置要求：①掌握几种典型的圆弧拱坝的布置方法②掌握ΦA对应力、稳定、经济各方面的影响③掌握拱坝布置的原则及步骤。Ⅰ)拱坝布置的任务：根据拱坝的自然条件，施工条件和运用要求选择拱坝的坝型，拟定坝体的基本尺寸，并进行平面布置，然后经过应力、稳定分析，反复修改，最后确定一个既安全又经济的设计方案。由于拱坝的类型很多，不同的类型，其基本尺寸和平面布置均有一定的差别，但布置的方法及考虑问题的出发点是一致的。因此，本课程主要讲授圆弧拱坝的布置。对其他类型的拱坝布置同学们以后找有关资料自学。Ⅱ)重要性：直接关系大坝的安全、造价、施工及

2、美观。Ⅲ)影响因素：自然条件，施工、运用Ⅳ)具体方法：a、拱坝CAD，利用编制好的计算机软件自动进行。b、半自动化方法。c、人工方法。一)圆弧拱坝的几种典型布置方式1、等外半径拱坝又叫圆筒形拱坝。①适于：U型或接近U型的梯形河谷，②做法：各层拱圈的外半径相同，中心角2ΦA基本接近或变化较小，为了适应水压力的增长，坝厚从上到下逐渐加厚，因此内半径从上到下逐渐减小。即：⑴内外、圆心同线。⑵外半径不变。⑶内半径逐渐缩小如：我国新修建的风滩，响洪甸等拱坝。响洪甸等外半径重力拱坝凤滩③优点：形式简单、施工方便、直立的上游面有利于布置进水口，或泄

3、水建筑物的控制设备。④缺点：下部拱中心角必然减小，拱的应力分布不均匀，因此所需断面较大，极不经济。⑤改进：采用定外圆心，定外半径，而变内圆心，变内半径的变厚拱形式。2、等中心角拱坝：对V型山谷，若采用等外半径形式拱坝，势必使底部ΦA太小，而不能满足应力要求，为此需要加厚坝体，不经济、不利于发挥拱坝的优点，这时可将各层拱圈的外半径从上到下逐渐减小，而使各层拱圈的ΦA基本相等，布置成定角式拱坝。适于：V型河谷。优点：应力较好，经济。可以比等外半径式节约30%的工程量。缺点：两岸倒悬，对施工不利，空库时坝体应力和稳定有问题。改进：①梁向弯曲

4、，布置成双曲拱坝。②改用变半径，变中心角拱坝。解释：倒悬及倒悬度,n=△y/△x，△y：△x=1：△x.如广东泉水拱坝广东泉水定角式拱坝3、变半径，变中心角拱坝在▽形和接近▽的梯形河谷，为了使拱圈更好的适应河谷断面形状，既克服等ΦA式的倒悬问题，又不象等外半径式那样的不经济，常布置成变半径变中心角式拱坝。优点：比等R外应力好，比等ΦA式倒悬要小，较经济，比R外式省20%适于：▽或4、双曲拱坝：对变半径、变中心角，定角式拱坝如果在坝体1/5~1/3处向上游突出，使悬臂梁也成为弯曲的形状，就成了双曲拱坝。优点：①具有壳体作用安全度高。a、

5、各层拱圈的φA均能接近理想的角度，拱向应力好。b、梁的弯曲。外荷→水平位移→竖向位移→受阻→M↘和N↗，改变梁的应力。c、外荷在梁中部产生的应力与自重应力正好相反，可改善梁中部应力。d、增加拱座的垂直压力，改善稳定②对泄洪有利----渗气③布置灵活：可较好的解决倒悬度问题缺点：结构复杂，设计、施工较难。二）圆弧拱坝基本尺寸的拟定：1、基本尺寸包括①悬臂梁尺寸：a、坝顶、底及各个高程的厚度b、上下游面曲线的方程②拱圈尺寸：a、中心角2φAb、半径R。φAΦA2、悬臂梁尺寸的初步拟定①Tcⅰ)考虑的因素a、强度要求：如坝顶承受较大的水压力

6、、冲击力、温度荷载等。b、施工要求>=2c、运用要求：交通，起闭机设备。d、经济上要求e、美观上要求ⅱ)确定方法：a、工程类比b、经验公式见书上两个ⅲ)影响：Tc决定顶拱的刚度，对荷载分配、顶拱及梁向应力有明显的影响②TB(ⅰ)考虑因素：a、坝高；b、坝型；c、河谷地形；d、地质；e、荷载及材料(ⅱ)确定方法：反复试算a、工程类比b、经验公式:朱伯芳公式美国垦务局公式即（4－15）任德林公式：③悬臂梁剖面：ⅰ)常见形状龙羊峡白山风滩响洪甸b、双曲：如：东风、东江、紧水滩、石门、泉水a、单曲：世界知名拱坝拱冠梁剖面19－胡佛H=223

7、m28－莫瓦桑H=237m30－瓦依昂H=262m世界知名拱坝拱冠梁剖面34－格兰峡H=217m37－柯恩布赖茵H=200m38－英古里H=272m39－萨扬舒申斯克H=245m中国知名拱坝拱冠梁剖面ⅱ)双曲拱坝上游面的曲线方程A、B两个常数可以由下列条件确定其中一般：ⅲ)各高程厚度T（y）可以是y的一次二次三次曲线变化ⅳ)下游面方程由：x(y)及T(y)得到2、拱圈尺寸：①几何关系：φA、R、L、T其中：T由悬臂梁剖面设计得到L河谷宽度为已知φ、R、L具有如下关系R=L/(2sinφA)因此要确定拱圈尺寸，只需确定φA或R

8、即可，其他可以由几何关系求得，常选择φA作为要确定的参数。②ΦA的确定：ⅰ)考虑的因素：a应力；b稳定;c经济；d自然条件。ⅱ)φA对应力的影响及其对应的最优中心角[Φa]A、“圆筒公式”及其[Φa]从拱坝中取出一单位高