什么是拱坝

拱坝是一种修建在峡谷中的拦水坝，呈水平拱形（曲线形），凸边面向上游，两端紧贴着峡谷壁。其能把一部分水平荷载传给两岸的挡水建筑，是一个空间壳体结构。

设计情况

拱坝借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩。与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。因此，是一种经济性和安全性都很好的坝型。拱坝的结构作用可视为水平拱和竖直梁两个系统。水荷载及温度荷载等由此二系统共同承担。当河谷宽高比较小时，荷载大部分由水平拱系统承担；当河谷宽高比较大时，荷载大部分由梁承担。与重力坝相比，拱坝能更充分地利用坝体的强度。其体积也相对较小，超载能力常比其他坝型高。拱坝的主要缺点是对坝址河谷形状及地基要求较高。

拱坝的基础处理要慎重对待。务必查明地质条件的薄弱环节，在工程措施上须不惜代价彻底解决；对水文、试验等工作应按规程规范办理，从而提高设计精度，避免造成工程失事的遗留病害，力求在安全的前提下寻找经济平衡。

拱坝坝址地质条件，一般是上部岩石比下部差，左右岸岸坡均有软弱夹层。为了使拱坝传给基岩的推力分散、易于保持稳定，中小型拱坝工程宜扩大其拱端尺寸（即截面为圆拱大头型）。但相对于重力坝，拱坝对坝址岩石基础的要求较少。

工作特点

1、拱与梁的共同作用；

2、稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用，因而对地基的要求很高；

3、拱是一种推力结构，承受轴向压力，有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度；

4、拱梁所承受的荷载可相互调整, 因此可以承受超载；

5、拱坝坝身可以泄水；

6、不设性伸缩缝；

7、抗震性能好；

8、几何形状复杂，施工难度大。

控制指标

拱坝的应力控制标涉及到筑坝材料强度的极限值和有关安全系数的取值。混凝土拱坝设计规范（SD145-85）对允许应力尚无明确规定，设计时采用的允许应力还较低。对于较高的拱坝，允许压应力常取5.0~6.0MPa，个别的曾用到过9.0MPa。规范规定，对于基本荷载组合，安全系数为4.0；对于特殊组合，安全系数为3.5；当考虑地震荷载时，混凝土的允许压应力可比静荷载情况适当提高，但不超过30%。由于混凝土的抗压强度较高，拱坝断面设计常受拉受力控制，拉应力较大部位常在拱冠梁的上游面坝基处，实际上这个部位的拉应力稍有超过并不很危险。因为拱坝具有整体作用，即使梁底开烈，应力即自行调整，使裂缝发展到一定程度而停止，而水平拱承载的潜力仍很大。因此现在一般认为可适当提高梁底上游面的允许拉应力值。国内多数拱坝设计允许拉应力值大致控制在0.5~1.5 MPa之间。而混凝土拱坝设计规范（SD145-85）规定：对于基本荷载组合，允许拉应力为1.2 MPa；对于特殊荷载组合，允许拉应力为1.5 MPa。当考虑地震荷载时，允许拉应力可适当提高，但不超过30%。

改善措施

通过拱座稳定分析，若发现不能满足要求，可采取下列措施：

1、加强地基处理，对不利的节理等进行有效的冲洗和固结灌浆，以提高其抗剪强度；

2、加强坝肩岩体的灌浆和排水措施，减小岩体的渗透压力；

3、将拱端向岸壁深挖嵌进，以扩大下游的抗滑岩体，也可避开不利的滑裂面。这种做法对增加拱座的稳定性较有效；

4、改进拱圈设计，如采用三心拱、抛物线拱等形式，使拱端推力尽可能趋向正交于岸坡；

5、如拱端基岩承载能力较差，可局部扩大拱端或设置推力墩。