水利工程其他坝型及过坝建筑物培训讲义

第三章其他坝型

及过坝建筑物第一节拱坝第二节橡胶坝第三节支墩坝第四节过坝建筑物第一节拱坝一、拱坝的特点

拱坝是一固结于基岩的空间壳体结构，其坝体结构可近似看做由一系列凸向上游的水平拱圈和一系列竖向悬臂梁所组成。坝体结构既有拱作用又有梁作用，因此具有双向传递荷载的特点。坝体所承受的水平荷载一部分由拱的作用传至两岸岩体，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。（一）稳定特点拱坝在外荷载作用下的稳定性主要依靠两岸拱端的反作用力，不像重力坝那样依靠自重来维持稳定。除考虑坝体强度外，还应十分重视坝肩岩体的抗滑稳定和变形。（二）结构特点拱坝属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高；坝体轻韧，弹性较好，具有良好的抗震性能；拱结构在外荷载作用下，有利于充分发挥筑坝材料的抗压强度。（三）荷载特点拱坝不设永久伸缩缝，其周边通常固结于基岩上，温度变化和基岩变形对坝体应力的影响比较显著，设计时，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作用作为一项主要荷载。二、拱坝对地形和地质条件的要求（一）对地形的要求地形条件是决定拱坝结构形式、工程布置以及经济性的主要因素。理想的地形应是左右两岸对称、岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段。坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。（二）对地质的要求地质条件也是拱坝建设中的一个重要问题。理想的地质条件是：基岩均匀单一、完整稳定、强度高、刚度大、透水性小和耐风化等。三、拱坝的分类（1）按建筑材料和施工方法可分为常规混凝土拱坝、碾压混凝土拱坝和砌石拱坝。（2）按厚高比可分为薄拱坝、中厚拱坝和厚拱坝。（3）按坝面曲率可分为单曲拱坝和双曲拱坝。（4）按水平拱圈的型式可分为单圆心拱、多心拱、抛物线拱、椭圆拱、对数螺旋线拱。（5）按拱坝的结构构造可分类为一般拱坝、周边缝拱坝、空腹拱坝等。四、拱坝的发展概况（略）五、拱坝的布置拱坝布置是指拱坝体型选择及其坝体布置。布置设计的总要求是在满足坝体应力和坝肩稳定的前提下尽可能地使工程量最省、造价最低、安全度高和耐久性好。同时应满足枢纽总体布置及运行要求。（一）水平拱圈布置（二）拱冠梁的型式和尺寸（三）拱坝的总体布置六、拱坝的泄流和消能（一）拱坝坝身泄水方式拱坝坝身常用的泄水方式有：自由跌流式、鼻坎挑流式、滑雪道式及坝身孔口泄流式等。（二）拱坝的消能和防冲1、拱坝消能形式（1）水垫消能（2）挑流消能（3）空中冲击消能（4）底流消能2、提高消能效果的工程措施（1）从总体布局上采取措施。（2）采用新型、高效的挑流鼻坎。七、拱拱坝的的构造造（一））坝体体的分分缝、、接缝缝处理理拱坝是是整体体结构构，为为便于于施工工期间间混凝凝土散散热和和降低低收缩缩应力力，防防止混混凝土土产生生裂缝缝，需需要分分段浇浇筑，，各段段之间间设有有收缩缩缝，，在坝坝体混混凝土土冷却却到年年平均均气温温左右右，混混凝土土充分分收缩缩后，，再用用水泥泥浆封封堵，，以保保证坝坝的整整体性性。（二））坝顶顶拱坝的的坝顶顶高程程的确确定与与重力力坝相相同。。宽度度应根根据剖剖面设设计和和满足足运行行、交交通要要求确确定。。（三））廊道道为满足足检查查、观观测、、灌浆浆、排排水和和坝内内交通通等要要求，，需要要在坝坝体内内设置置廊道道和竖竖井。。廊道道的布布置、、断面面尺寸寸和配配筋基基本上上和重重力坝坝相同同。（四））坝体体防渗渗和排排水拱坝上上游面面应采采用抗抗渗混混凝土土，坝坝内一一般设设置竖竖向排排水管管。（五））垫座座与周周边缝缝对地形形不规规则或或局部部有深深槽时时，可可在基基岩与与坝体体之间间设置置垫座座，在在垫座座和坝坝体之之间形形成周周边缝缝。（六））重力力墩重力墩墩是拱拱坝拱拱端的的人工工垫座座。第二节节橡橡胶坝坝一、橡橡胶坝坝概述述橡胶坝坝国外外称尼尼龙坝坝、织织物坝坝、可可充胀胀坝等等，我我国通通常称称橡胶胶坝，，它是是20世纪50年代随随着高高分子子合成成材料料工业业的发发展而而出现现的一一种新新型水水工建建筑物物。橡胶坝坝是用用胶布布按设设计要要求的的尺寸寸，锚锚固于于底板板上成成封闭闭状的的坝袋袋，通通过连连接坝坝袋和和充胀胀介质质的管管道及及控制制设备备，用用水（（气））将其其充胀胀形成成的袋袋式挡挡水坝坝。（一））橡胶胶坝的的主要要优点点①结构构简单单、节节省三三材、、造价价低。。②施施工期期短。。③抗抗震和和抗冲冲击性性能好好。④④不阻阻水、、止水水效果果好。。⑤管管理方方便，，运行行费用用低。。（二））橡胶胶坝的的不足足①坝袋袋坚固固性较较差。。②②坝袋袋容易易老化化，使使用寿寿命比比较短短。③③坝高高受到到限制制。（三））橡胶胶坝的的应用用①改善善城市市水生生态环环境。。②利利用溢溢洪道道或溢溢流堰堰抬高高水头头。③③沿海海挡潮潮和防防浪工工程。。④回回灌地地下水水。二、橡橡胶坝坝布置置（一））基本本资料料收集集1、水文文气象象资料料2、地形形资料料3、工程程地质质资料料4、生态态环境境及社社会经经济资资料（二））坝址址选择择（1）橡胶胶坝坝坝址应应尽可可能选选在岩岩石坚坚硬完完整或或沉积积紧密密的地地基上上。（2）橡胶胶坝坝坝址应应选择择在水水流平平顺及及河床床岸坡坡稳定定的河河段。。（3）在多多泥沙沙河流流建坝坝，坝坝址应应避免免选在在纵坡坡突然然变缓缓的河河段。。（4）选择择坝址址应利利于枢枢纽建建筑物物布置置。（三））橡胶胶坝结结构布布置1、橡胶胶坝组组成橡胶坝坝工程程一般般由坝坝基土土建工工程、、挡水水坝体体、控控制与与观测测系统统等组组成。。2、橡胶坝布置橡胶坝的坝轴线应应与所处河段水流流方向垂直，土建建、坝体、充排方方式和安全观测系系统等的布置应做做到科学合理、结结构简单、安全可可靠、运行方便，，并考虑美观因素素。三、坝袋设计（一）坝袋形式的的选择坝袋按充胀介质可可分为充水式、充充气式。其具体区区别见书中表3.2。（二）坝袋胶布材材料结构坝袋胶布应达到强强度高、耐老化、、耐腐蚀、抗冲击击、耐屈挠、耐寒寒等性能要求，能能满足工程使用。。（三）坝袋设计（（略）四、橡胶坝锚固（一）锚固线布置置按坝袋与坝底板和和两岸边坡的连接接方式不同，可有有不同的锚固线形形式。1、单锚固线2、双锚固线3、堵头式橡胶坝锚锚固线4、岸墙斜坡段锚固固线（二）锚固结构型型式工程中锚固结构型型式多种多样，按按锚固构件的材料料来分，可分为螺螺栓压板式锚固、、楔块挤压式锚固固和胶囊充水式锚锚固三种。第三节支墩坝支墩坝是由一系列列顺水流方向的支支墩和支撑在墩子子上游的盖板所组组成。盖板形成挡挡水面，将水压力力传递给支墩，支支墩沿坝轴线排列列，支撑在岩基上上。支墩坝按盖板板型式不同分为平平板坝、连拱坝和和大头坝；按支墩墩型式不同分为单单支墩、双支墩、、框格式支墩、空空腹支墩等。一、支墩坝的特点点与其他实体混凝土土坝相比，支墩坝坝有以下一些特点点。（1）节省混凝土用量量。（2）能充分利用材料料的强度。（3）侧向稳定性差。。（4）部分型式的支墩墩坝对地质和气候候条件要求高。（5）施工条件不同。。二、平板坝平板坝是支墩坝中中结构最简单的型型式，其上游挡水水面板为钢筋混凝凝土平板，并常以以简支的形式与支支墩连接。三、连拱坝连拱坝是挡水盖板板呈拱形的一种轻轻型支墩坝。四、大头坝大头坝的头部和支支墩连成整体，即即头部是由上游面面的支墩扩大形成成。第四节过坝建筑筑物一、船闸船闸是河流上水利利枢纽中常用的一一种过船建筑物，，它是利用闸室中中水位的升降将船船舶浮运过坝的，，通航能力大，安安全可靠。（一）船闸的组成成和工作原理1、船闸的组成船闸由闸室、上下下游闸首、上下游游引航道等三部分分组成。2、船闸的工作原理理（见书）（二）船闸的类型型（1）闸室按级数可分分为单级船闸和多多级船闸。（2）船闸按船闸线数数可分为单线船闸闸和多线船闸。（三）船闸的引航航道引航道的作用，是是保证船舶安全地地进出船闸，并供供等待过闸船舶安安全停泊，使进出出闸船舶能交错避避让。1、引航道的平面形形状单线船闸引航道的的平面开关，可分分为对称式和非对对称式两类。2、引航道中的建筑筑物包括防护建筑物、、导航建筑物和靠靠船建筑物等。（四）船闸的布置置1、船闸与坝的布置置（1）闸坝并列式（（2）闸坝分离式2、船闸与其他建筑筑物的布置（1）船闸、电站分设设两岸。（2）船闸、电站均设设同岸。（3）船闸、取水建筑筑物分设两岸。（五）船闸闸室结结构闸室的结构型式与与各地的自然、、经济和技术条件件有关。按闸室的的断面形状，可将将闸室分为斜坡式式和直立式两大类类。二、升船机（一）升船机的组组成及作用升船机的组成，一一般有承船厢、垂垂直支架或斜坡道道、闸首、机械传传动机构、事故装装置和电气控制系系统等几部分。（二）升船机的工工作原理（略）（三）升船机的类类型按承船厢的运行线线路，一船将其分分为垂直升船机和和斜面升船机两大大类。（四）升船机的适适用条件一般来说，水头在在10m以下时，选用船闸闸较为合理；水头头在10~40m时，可考虑单级船船闸或升船机；水水头在40~70m时，可考虑多级船船闸或升船机；水水头超过70m时，一般应选用升升船机。三、过木建筑物（一）筏道筏道是一种泄水的的陡槽，用于浮运运木排。它运量大大，使用方便，建建筑技术要求低，，运费便宜，故应应用较为广泛。一一般由上、下游引引筏道、进口段、、槽身段及出口段段几个部分组成。。（二）漂木道漂木道是用水力输输送散漂原木过坝坝而连接上、下游游的斜槽式水工建建筑