知识点：坝型初步选择

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在坝型的选择上存在拱坝、支墩坝、土石坝、混凝土重力坝等.

① 拱坝

拱坝是基本坝型里最晚发展起来的.其优点是利用拱作用于坝体上的水压力传至坝肩两岸的岩体中,坝内的主要应力为压应力,从而充分利用了 混凝土抗压的性能,而且可以利用拱座下游的岩体抗历来维持坝的抗滑稳定,最终达到节约材料的目的;且拱座是整体性的空间结构,超载能力较强,坝体比较轻韧,弹性较好,只要基岩稳定,拱坝的抗震能力就比较高;因拱坝较薄,扬压力也较小.但其也存在许多缺点,如拱坝的修建对河谷的形状要求较高,对两岸的岩石完整性要求较高,对坝体材料的强度和防渗要求及施工要求都比较严格,温度应力是它的主要应力,施工过程也较其它坝型困难.

拱坝的修建对地形条件和河谷的要求比较高.河谷的形状特征常用坝定高程处的河谷宽度L与坝高H的比值,即“宽高比”L/H来表示.在宽高比较小的河谷,拱坝的弧弦长相对于坝高较小,拱的作用能更好的发挥,大部分荷载通过拱的作用传至两岸,仅有小部分荷载通过梁的作用传至坝基,故坝体可以修建的较薄.根据工程经验,在L/H＜1.5的深窄河谷可以修建薄拱坝,在L/H=1.5～3.0的稍宽河谷可以修建一般拱坝,在L/H=3.0～4.5的宽河谷多修建重力拱坝,而在L/H＞4.5的宽浅河谷,拱的作用已经很小,梁的作用将成为主要的传力系统,一般认为只能修建重力坝或拱形重力坝较为适合.

② 支墩坝

支墩坝由一系列支墩和盖板所组成.至墩沿坝轴线排列,前面设有盖板,形成挡水面.库水压力由盖板传给支墩,在由支墩传给地基.支墩坝可以节约混凝土方量,随受力情况调整厚度,从而充分利用混凝土的容许抗压强度,从而充分利用材料强度.但其侧向稳定性差,对地基要求严格,钢筋用量也较大,施工条件难易并存,溢流要慎重.由于支墩坝应力复杂,并存在许多问题未得到解决,且近几年的工程中已经很少采用支墩坝了 ,故本工不采用支墩坝.

③ 土石坝

土石坝是土坝和堆石坝的总称.土石坝历史悠久,在国内为广泛采用.因为它可以就地取材,节约水泥、木材和钢筋等重要的建筑材料;对地质要求较低,能适应地基变形;结构简单,便于维修和加高、扩建;施工技术较简单,工序少,便于组织机械化快速施工;有较丰富的修建经验.但其抵御洪水漫顶的能力差,坝身一般不能溢流,需另设溢洪道;施工导流不如混凝土坝方便;粘性土料的填筑受气候条件的影响较大.在甲坝轴线上,没有垭口,不能设置溢洪道,因此不适合选用土坝.

④ 混凝土重力坝

岩基上的重力坝在水压力作用下,主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持稳定.与常用坝型比较,混凝土重力坝具有如下优点:重力坝设计和建造的经验比较丰富,安全可靠,剖面尺寸大,应力较低,筑坝材料强度高,耐久性好,因而抵抗水的渗漏、洪水漫顶、地震和战争的能力较强,使用年限较长,养护费用较低;由于坝体作用于地基面上的压应力不高,对地形、地质条件适应性强,任何形状的河谷都可以修建重力坝;重力坝可以做成溢流的,也可以在坝内设置泄水孔,一般不需要另外设置溢洪道或泄水隧洞,枢纽布置紧凑,泄洪问题容易解决;便于施工导流,在施工期可以利用坝体导流,一般不需要另开导流隧洞;大体积混凝土可以采用机械化施工,在放样、立模和混凝土浇捣方面都比较简便;重力坝沿坝轴线用横缝分成若干坝段,各坝段独立工作,结构作用明确,应力分析和稳定计算都比较简单;在严寒地区,与拱坝或支墩坝相比,受到冻害的影响较小.但是由于依靠自身重力维持稳定,所以坝体的体积较大,要消耗大量的水泥;坝体应力较低,材料强度不能充分发挥;坝体与地基的接触面积大,因而坝底的扬压力较大,对稳定不利;由于坝体体积大,施工期混凝土的温度应力和收缩应力较大,在施工期对混凝土温度控制的要求较高.

经过以上几种坝型相比较,本工程适合选用拱坝和重力坝,由于毕业设计需要,先进行混凝土重力坝的枢纽设计,便于做经济比较.

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