擋水建筑物是水工建筑物中最重要的建筑物,它用于攔截或約束水流,并可承受一定水頭作用,主要是大壩,也包括閘、堤堤防及海堤、施工圍堰等。大壩的類(lèi)型很多,既可按結構特性分,也可按筑壩材料和施工方法分。
拱壩是我國水電建設常用的擋水建筑物形式。
▲亞洲最大漿砌石拱壩--平橋石壩
在平面上拱向上游,借助拱作用把水壓力等荷載的大部分傳遞到河谷兩岸的巖體,剩余部分通過(guò)豎直梁的作用傳給地基的壩稱(chēng)為拱壩。它主要依靠筑壩材料的抗壓強度和兩岸拱座巖體的支撐來(lái)維持穩定。
拱壩的結構作用可視為兩個(gè)系統,即水平方向的拱系統和豎直方向的梁系統。水壓力和溫度等荷載的作用由這兩個(gè)系統共同承擔,各自承擔荷載的大小視河谷寬高比(壩頂高程處河谷寬度與壩高的比值)而而變,寬高比較小時(shí)拱的作用大,反之拱的作用小。
若按拱梁承受荷載的比例大小所需拱壩的厚薄程度來(lái)分,拱壩可分為薄拱壩、一般拱壩和重力拱壩等。若按懸臂梁形狀不同來(lái)分,拱壩有單曲拱壩和雙曲拱壩。若懸臂梁上游面鉛直,壩壩體只在水平方向呈拱形的,稱(chēng)之為單曲拱壩;若懸臂梁上游面在鉛直方向也呈凸向上游的拱形,則稱(chēng)之為雙曲拱壩。
▲拱壩三方向視圖
▲拱壩的形式
按筑壩材料不同,拱壩又分為混凝土拱壩、漿砌石拱壩和碾壓混凝土拱壩。拱壩的體積小,超載能力強,但地基變形和溫度變化對拱壩內力的影響較大,因此對地形地質(zhì)條件、基礎處理、施工質(zhì)量等要求較高,宜建在山體完整、穩定的峽谷中。
▲拱壩引水與泄水
拱壩的發(fā)電廠(chǎng)房建在壩后的,采用管道引水;拱壩的發(fā)電廠(chǎng)房建在山體內的,則從上游邊坡開(kāi)挖隧道引水到地下廠(chǎng)房,再由尾水隧道排水到下游,采取哪種方式依地質(zhì)地勢而定。
拱壩的泄水方式同樣采用壩頂溢流與壩下深孔泄洪,泥沙大的河流還要在壩下方開(kāi)沖沙孔。
拱壩是一種推力結構,能充分發(fā)揮壩體材料的抗壓強度,壩體厚度薄,對于可建拱壩或重力壩的同一壩址,相同壩高的拱壩要比重力壩節省1/3至1/2的材料;拱壩超載能力強、抗震性好,安全度高。但拱壩對地址條件要求高,兩邊巖基要堅固可靠,而且拱壩的施工復雜。柴油發(fā)電機組