拱坝设计
拱坝设计中应注意的问题
拱坝设计中应注意的问题1.客观对待坝型选择坝型选择过程往往十分曲折，这因为它是一个涉及面很广的重大问题，也常常因为我们设计者对某种坝型的经验与喜好而增加了问题的复杂性。
其实，我们应该特别注意，我们不是单纯为搞拱坝而设计拱坝，而是结合具体工程和自然情况，找出技术经济条件优良的坝型。
总之，我们应该尽可能客观地对待坝型的选择。
只有在坝型选择中正确地选择了拱坝才具备设计一个优良拱坝的客观前提。
在实际工作中，我们应该避免两种情况。
其一是该选用拱坝而不选用；其二是不该选用拱坝而却又选用了拱坝，两者均将给工程带来巨大的损失。
例如，我国台湾的石门工程，经美国著名高坝专家萨凡奇建议采用混凝土拱坝，并于1956年。
随即发现坝基地质条件很复杂，事先并未料及，只好重新进行地质勘察工作，同时坝间进行了数十万立米的施工开挖，最终证实坝间岩石风化很深，继续按拱坝施工有可能造成坝间岩体的重大滑动，只好放弃拱坝改修土石坝。
2.重视地质条件我们水工设计工作者知道，设计水坝时地质条件的重要性，而对于拱坝设计，地质情况和我们设计工作者对地址条件的认识更为重要。
一个拱坝建成后运用效果良好，常常首先是地质情况搞的比较清楚，国内外拱坝设计领域内，不重视或不够重视地质勘探工作造成拱坝建设失误，致使工程处于被动局面者并不少见。
以下面几座坝为例：奥本双曲拱坝该坝设计坝高213米，坝顶长1265米，总库容28亿立米，供水量亿立米。
1975年8月1日，本坝西北213公里的奥络维尔坝，发生了里氏级地震。
该坝于本坝处于同一条足山大断层附近。
怀疑会对奥本坝也造成影响，于是停工补做地震地质工作，结果发现6条断层，距坝最近者800米。
其实该坝的地勘工作开始的并不晚，早在1947年就已经开始了，奥本坝60年代后期开工，1975年发生地震后停工，1979年底彻底停建。
近十年的施工耗资2亿美元。
这个拱坝工程，从总结意义上讲，是区域稳定性方面的工作和判断有问题，酿成了全面的失误。
第四章-拱坝
ARCH DAM
➢第一节 概述 ➢第二节 拱坝的布置 ➢第三节 拱坝的荷载 ➢第四节 拱坝的应力分析 ➢第五节 坝肩稳定分析 ➢第六节 拱坝的坝身泄水及 消能防冲 ➢第七节 拱坝的构造和地基处理
第一节 概 述
一、问题的提出 二、拱坝的工作原理 三、工作特点 四、拱坝对地形地质条件的要求 五、拱坝的形式 六、拱坝的发展概况
▪ （4）厚度薄、重量轻、柔度大，抗震性好。
四、拱坝对地形地质的要求
1.对地形的要求 ①河谷狭窄 ②岸坡平顺无 突变
③坝两端下游有足够大的 岩体支撑
▪ 拱坝对地形的要求主要从四方面考虑：
1、河谷狭窄:用来描述河谷宽窄的参数是河谷的宽高比 n=L/H=坝顶处河谷的宽度/最大坝高
典型的河谷断面形状有三种：
▪ 第三个高峰期为1970--1980年，１０年时间共建成 ５００余座拱坝，建设的地点主要集中在中国。
▪ １９３６年以前：美国代表世界拱坝水平：美国胡佛大坝的 建成，应该说美国代表着世界拱坝建设的水平，对拱坝拱梁 结构概念的形成、应力分析方法的产生和发展以及大体积混 凝土坝成套施工及温控技术的发展作出过巨大的贡献。
岩石比较均匀，坚固完整，有足够的强度， 透水性要小，能抗风化。
2 拱坝对地质的要求
▪ 由于拱坝的安全的关键是拱座的稳定问题，而且拱座的位移将引起坝内 较大的应力。特别是不对称位移会产生较为不利的应力，因此，拱坝从 一开始就对两岸的地质条件提出了严格的要求，较理想的地质条件是：
▪ 基岩比较均匀、坚硬完整、有足够的强度、透水性小，抗风化。二岸拱 座附近河岸边坡稳定，整体性好，没有大的断裂构造和软弱夹层，在荷 载作用下不产生大的变形。
▪ 以上四方面均要求无地质上的缺陷：没有大的断裂构造和软弱夹层等。
拱坝设计准则
4.3.6 底流消能适用于坝体下游有软弱基岩、下游水位流 量关系较稳定的河道，或枢纽设有过船、过木或过鱼等建 筑物，而要求下游水流较平稳的情况底流消能设计应符合 下列规定: 有排冰或排漂要求时，不宜采用底流消能。 地形适宜时，消力池的前段或全段可设计成斜护坦。护坦 上是否设置辅助消能工，应结合其工作条件研究确定 。当跃前断面平均流速大于16m/s时，在消力池前段不宜 设置消力墩。 施工时残留于消力池中和尾坎下游回流范围内的石渣 、杂物等，应清除干净。 在寒冷地区，宜保持辅助消能工冬季淹没于水下。
1 冲坑深度较大或坝基存在下倾软弱构造，并可能被冲坑 切断而危及坝基稳定时，或岸坡可能被冲塌而危及拱座稳定 时，应采取有效防冲措施。
2 挑流鼻坎的体形及挑角的大小，宜通过比较确定。采用 差动式鼻坎时，应合理选择反弧半径、高低坎宽度比、高程 差及挑角差。亦可视需要在鼻坎与反弧段之间接入直线过渡 段，或在适当部位采取通气措施。
2013年4月15日
第一节 第二节
第三节 第四节 第五节 第六节
《混凝土拱坝设计规范》总则 主要术语
拱坝布置 水力设计 荷载 拱坝的应力分析
1.0.1 根据水利部1997年下达的技术标准制定、修订计划 , 水利水电规划设计管理局的水规局（1997）7号文《关于 印发水利水电勘测设计技术标准工作会议有关文件的通知 》以及SL01-97《水利水电技术标准编写规定》, 对SD14585《混凝土拱坝设计规范》进行修订。
3.2 拱坝泄洪布置
1. 拱坝泄洪布置, 应根据体形、坝高、泄洪量大小、电 站厂房位置、泄洪方式（如溢洪道、泄洪洞等）、坝址地形 2. 、地质、施工条件、施工期导流及度汛的要求等, 经 综合比较选定。 3. 常用的拱坝泄流方式有坝顶泄流、坝身孔口泄流、坝 面泄流、坝肩滑雪道泄流、坝后厂顶溢流（厂前挑流）等。 4. 拱坝坝身泄洪, 其溢流段的长度、孔数、泄流孔尺寸 5. 、位置等, 应根据泄洪量和水头大小、对坝体应力及 下游冲刷的影响与后果、枢纽运行要求, 以及对相邻建筑物 的影响等方面研究确定。
褒河水库单曲拱坝设计设计说明含图纸
褒河水库单曲拱坝设计设计说明含图纸1.背景介绍褒河水库是位于某省某市的一座重要水利工程，主要用于灌溉、供水和发电等多种用途。
为了满足日益增长的用水需求，水库需要进行扩建和改造。
本文将重点介绍褒河水库单曲拱坝的设计方案，并附上相应的图纸。
2.单曲拱坝设计方案单曲拱坝是一种形状类似于半圆的拱形结构，通过拱形结构的强度来承受水压力，并将水力作用转移到水库两岸的基础上。
其主要设计步骤如下：2.1 坝型选择单曲拱坝的坝型选择需要考虑多个因素，包括地质条件、水库规模、成本等。
经过综合比较，本设计选择了具有良好适应性和经济性的抛物线形单曲拱坝。
2.2 坝高确定根据现有水库的用途和规模，以及地质勘察数据，经过分析计算，确定了褒河水库单曲拱坝的设计坝高为XX米。
2.3 强度计算为了确保单曲拱坝的安全性，需要进行强度计算。
在设计过程中，考虑了水压力、土压力、重力和温度等因素的影响。
通过计算，得出了单曲拱坝在水负荷和地震荷载下的稳定性和强度。
2.4 材料选择单曲拱坝的材料选择需要考虑抗压强度、耐久性和可持续性等因素。
本设计选择了高强度混凝土作为主要材料，同时考虑了混凝土的耐久性和抗裂性能。
2.5 坝顶排水设计为了防止坝顶积水对结构安全造成影响，需要进行坝顶排水设计。
本设计采用了有效排水系统，包括渗水收集管和排水沟等。
3.设计图纸下面是褒河水库单曲拱坝的设计图纸：•图纸1：单曲拱坝平面布置图•图纸2：单曲拱坝剖面图•图纸3：单曲拱坝细部设计图4.结论通过对褒河水库单曲拱坝的设计方案进行说明，我们可以看出该设计方案具有适应性强、经济性好、安全性高等优点。
同时，图纸的提供也为该设计方案的实施提供了可行性和参考依据。
希望该设计方案能够为褒河水库的扩建和改造提供有效的指导。
参考文献1.某省某市褒河水库规划报告2.某省某市褒河水库地质勘察报告。
拱坝设计
应力分析
拱坝应力分析的方法较多，都是在不断改进不断完善的基础上发展起来的。最早是用 圆筒公式。以后按纯拱理论应用纯拱法，再后来又考虑垂直悬臂梁作用即试荷载法，随着计 算机的发展，薄壳理论、有限单元法等计算方法都已用来计算拱坝的应力。作为毕业设计， 为培养学生清晰的力学概念，这里主要说明采用拱冠梁法的设计思路。 1．拱梁径向位移协调一致方程组 如图 1 所示，从坝顶到坝底选取 n 层拱圈，令各划分点的序号为自坝顶 i＝1 至坝底 i ＝n，各层拱圈之间取相等的距离Δ h，拱圈高为 1m。
荷载
作用于拱坝的荷载有静水压力、动水压力、温度荷载、自重、扬压力、泥沙压力、浪
压力、冰压力和地震荷载等。其中静水压力、泥沙压力、浪压力计算相对容易，只需将已知 参数代入计算公式即可求得。自重、温度和地震荷载计算相对复杂，考虑因素较多，应认真 计算。 1、自重 混凝土拱坝在施工时常分段浇筑，最后进行灌浆封拱，形成整体。在拱坝形成整体前， 各坝段的自重变位和应力已形成，全部自重应由悬臂梁承担。即将自重作为竖向荷载，计算 由此产生的梁的变位 iw ，代入拱梁变位协调方程。 2、温度荷载。 温度荷载的大小与封拱温度有关，且随时间和位置而变化，精确计算是极为复杂的， 通常仅考虑对坝体安全最不利的情况， 即对坝体应力而言， 需计入温降的影响， 对稳定而言， 需计入温升的影响。 温度沿上下游方向在坝体内呈非线性分布， 为便于计算方便， 可将其与封拱温度的差值， 即温度荷载视为三部分的叠加，即均匀温度变化（t1 ） 、等效线性温差（t2 ） 、非线性温度变 化（t3 ） 。均匀温度变化（t1 ）是温度荷载的主要部分，它对拱圈轴向力和力矩、悬臂梁力矩 等都有很大影响。 等效线性温差 （t2 ） 在中、 小型工程中一般可不考虑。 非线性温度变化 （t3 ） 不影响整体变形，在拱坝设计中一般可略去不计。 对于中、小型拱坝，可视情况采用下列经验公式作拱坝的温度荷载计算：
拱坝设计计算书2.doc
六、双曲拱坝坝肩稳定分析1 概述某水利枢纽工程坝址出露地层为三迭系上统须家河组浅灰色厚层石屑砂岩夹少量灰质页岩、泥岩和灰质页岩透镜体。
岩层走向88°，与河流流向近于正交，倾向NW，倾角36°，即倾向上游略偏右岸。
坝址断层不发育，主要地质构造发育有4组陡倾角节理：①组走向320°～330°，倾向SW∠50°～55°；②组走向50°～60°，倾向SE∠60°～70，③组走向335°～345°，倾向SW∠65°～88°；④组走向310°～320°，倾向SW∠58°～78°。
节理连通率为0.6，其中第④组节理有夹泥。
水库正常蓄水位675.00m，大坝采用双曲拱坝坝型，坝体采用小石子混凝土砌块石。
坝顶高程676.60m，河床坝基面高程596.00m，坝顶弧长162.23m，中心角97.16°，坝顶宽5.00m，最大坝高80.60m，最大坝底厚24.00m，大坝体形几何参数见表1-1，表1-1某拱坝体形参数表2 坝肩稳定分析2.1 坝肩稳定地质条件分析根据坝址地质情况，拱坝两岸坝肩无明显的断裂构造切割，形成特定的滑动块体。
影响坝肩稳定的主要地质因素为坝址区发育的4组陡倾角节理和倾角较缓的岩层层面（走向88°，倾向NW∠36°）。
根据这几组节理面的产状与拱坝两岸坝肩坝轴线方向的几何关系分析，节理①、③、④可构成右岸坝肩的侧向切割面和左岸坝肩的上游拉裂面，节理②可构成左岸坝肩的侧向切割面和右岸坝肩的上游拉裂面，而缓倾角的岩层层可构成坝肩滑动体的底滑面。
因此，左、岸坝肩受节理切割均有可能构成影响坝肩稳定的滑动楔形体。
由于岩层倾向上游偏右岸，相对左岸坝肩而言，岩层层面为倾向上游偏河床，对左岸坝肩稳定的影响较不利；相对右岸坝肩来说，岩层层面为倾向下游偏山里，对右岸坝肩稳定的影响比左岸要小。
(精品)福州大学拱坝毕业课程设计计算说明书
《水工建筑物课程设计计算说明书》课程设计学生姓名：学号：专业班级：水利水电（2 ）指导教师：二○一二年九月十四日目录1.课程设计目的 (3)2.课程设计题目描述和要求 (3)2.1设计的内容 (3)3.设计步骤 (4)3.1工程等级的确定 (4)3.2拱坝形式的选择与坝高的确定 (5)3.3拟定圆心角与坝轴线半径 (6)3.4 初步拟定拱冠梁的剖面尺寸 (6)3.5拱坝应力分析 (10)3.6 坝肩稳定分析 (12)3.7坝体细部构造设计 (15)4.结束语 (20)参考书目： (21)1.课程设计目的本课程设计的目的是为巩固和加强所学《水工建筑物》课程关于拱坝部分的知识，进一步理解拱坝的设计原理，为今后的工作学习设计拱坝做准备。
本课程设计的任务是设计某河水库混凝土双曲拱坝体型设计的合理布置。
2.课程设计题目描述和要求2.1设计的内容1．选择拱坝的布置型式。
2．进行坝体平面布置及断面初选。
3．通过拱冠梁法对坝体应力及坝肩稳定进行分析计算。
4．通过消能计算评价所选定的消能防冲措施的安全可靠性。
5．通过设计成果分析，对所选定的拱坝体型布置提出评价或修改意见2.2工程概况2.2.1设计标准设计标准，本水库总库容2.1千万方。
灌溉2万亩，电站装机1万千瓦2.2.2坝址地形地质条件1．坝址区峡谷呈“V””型，两岸谷坡陡削，高程300米以下较为对称，坡角40—50度。
唯右岸自高程300米以上地形转缓变为 25~30度。
两岸附近山高均超出 400米高程以上．河谷底宽11米高程260米，左岸受冲沟切割后山脊较为单薄。
2．河床和岸坡有大片基岩课露，距河床高47米范围内形成岩石陡壁。
以上为第四纪残、坡积的砂壤覆盖层。
厚度左岸2～5米，右岸3～5米，坝址区基岩一般风化不深，剧风化垂直深度，左岸为3～6米，右岸为4～8米，河床为0～3米，微风化或新鲜基岩距地表深度，在320米高程以下：两岸为10～20米，河床为4米左右。
拱坝设计规范
拱坝设计规范1. 引言拱坝是一种常见的水利工程结构，广泛应用于水能利用和水资源管理中。
为了确保拱坝的安全性和可靠性，制定拱坝设计规范是必要的。
本文将介绍拱坝设计规范的一些基本要求和建议。
2. 工程背景拱坝是一种弯曲的水利工程结构，通常用于拦截或蓄水。
它由多个拱形构件组成，通过拱形的力学原理来分散水压，提高结构的稳定性。
拱坝的设计需要考虑水力学、土力学、结构力学等多个因素。
3. 设计原则拱坝的设计应遵循以下原则：•安全性：拱坝应具有足够的抗震和抗洪能力，能够承受外部环境的变化和作用力的影响。
•可靠性：拱坝的设计应具有良好的可靠性，能够在长期使用过程中保持稳定和安全。
•经济性：拱坝的设计应考虑到施工和维护成本，尽量减少对环境和资源的损害。
4. 设计要求拱坝的设计应满足以下基本要求：4.1 水力学要求•最大洪水水位：根据地区的降雨和径流条件确定最大洪水水位，以确保拱坝在洪水期间的安全性。
•流量控制：拱坝应能够控制流量，确保下游水位稳定，不发生泄洪或溃坝等事故。
•波浪冲击考虑：对于暴露在湖泊或海洋中的拱坝，需要考虑波浪的冲击对结构的影响。
4.2 结构力学要求•坝体稳定：拱坝的坝体应具有足够的稳定性，能够承受水压和地震力的作用，不发生滑坡和变形。
•基础承载力：拱坝的基础应具有足够的承载能力，能够分散坝体的重力和水压，保证整体稳定。
•应力分析：通过应力分析确定拱坝结构的合理尺寸和形状，避免应力过大或不均匀引起的结构破坏。
4.3 原材料和施工要求•原材料选择：拱坝的建造应选择合适的建筑材料，具有足够的强度和耐久性，能够满足结构要求。
•施工质量：拱坝的施工质量应符合相关标准和规范，确保结构的稳定和安全。
5. 设计流程拱坝的设计流程包括以下步骤：1.收集工程信息：包括地质、水文、气象等方面的数据，对工程环境有一个全面的了解。
2.确定设计参数：根据工程背景和要求，确定设计的水位、流量、力学参数等。
3.进行概念设计：根据设计参数，进行初步的结构配置和尺寸确定。