拱壩

設計情況

拱壩是在平面上呈凸向上游的拱形擋水建築物，藉助拱的作用將水壓力的全部或部分傳給河谷兩岸的基岩。與重力壩相比，在水壓力作用下壩體的穩定不需要依靠本身的重量來維持，主要是利用拱端基岩的反作用來支承。拱圈截面上主要承受軸向反力，可充分利用築壩材料的強度。因此，是一種經濟性和安全性都很好的壩型。

平面上呈拱形並在結構上起拱的作用的壩。拱壩的水平剖面由曲線形拱構成，兩端支承在兩岸基岩上。豎直剖面呈懸臂樑形式，底部座落在河床或兩岸基岩上。拱壩一般依靠拱的作用，即利用兩端拱座的反力，同時還依靠自重維持壩體的穩定。拱壩的結構作用可視為兩個系統，即水平拱和豎直梁系統。

水荷載及溫度荷載等由此二系統共同承擔。當河谷寬高比較小時，荷載大部分由水平拱系統承擔；當河谷寬高比較大時，荷載大部分由梁承擔。拱壩比之重力壩可較充分地利用壩體的強度。其體積一般較重力壩為小。其超載能力常比其他壩型為高。拱壩主要的缺點是對壩址河谷形狀及地基要求較高。

拱壩的基礎處理要慎重對待。務必查明地質條件的薄弱環節。在工程措施上要不惜代價徹底解決。不能輕率處理。對水文、試驗等工作應按規程規範辦理，這樣才能提高設計精度，不然將造成工程失事的遺留病害。所以應保證在安全的前提下求經濟合理。

拱壩壩址地質條件，一般是上部岩石比下部差，左右岸岸坡均有軟弱夾層。為了使拱壩傳給基岩的推力分散，易於保持穩定，中小型拱壩工程，擴大其拱端尺寸，即將壩布置為變截面圓拱成大頭拱壩是有效的。但相對於重力壩，拱壩對壩址岩石基礎的要求相對重力壩要少一些。

歷史沿革

人類修建拱壩具有悠久的歷史。早在一、二千年以前，人們就已意識到拱結構有較強的攔蓄水流的能力，開始修建高10餘米的圓筒形圬工拱壩。13世紀末，伊朗修建了一座高60米的砌石拱壩。到20世紀初，美國開始修建較高的拱壩，如1910年建成的巴菲羅比爾拱壩，高99m。20~40年代，又建成若干拱壩，其中有高達221m的胡佛壩（Hoover Dam）。與此同時，拱壩設計理論和施工技術也有較大的進展，如應力分析的拱梁試何載法、壩體溫度計算和溫度控制措施、壩體分縫和接縫灌漿、地基處理技術等。

50年代以後，西歐各國和日本修建了許多雙曲拱壩，在拱壩體形、複雜壩基處理、壩頂溢流和壩內開孔泄洪等重大技術上又有新的突破，從而使拱壩厚度減小，壩高加大，即使在比較寬闊的河谷上修建拱壩也能體現其經濟性。進入70年代，隨著計算機技術的發展，有限單元法和最佳化設計技術的逐步採用，使拱壩設計和計算周期大為縮短，設計方案更加經濟合理。水工及結構模型試驗技術、混凝土施工技術、大壩安全監控技術的不斷提高，也為拱壩的工程技術發展和改進創造了條件。目前世界上已建成的最高拱壩是前蘇聯英古里(HHFYPH)雙曲拱壩，高271.5m，壩底厚度86m，厚高比為0.33。其次是義大利的瓦依昂拱壩(Vaiont)，高261.6m，壩底厚22.lm，厚高比為0.084。最薄的拱壩是法國的托拉拱壩，高88m，壩底厚2m，厚高比為0.023。

近40多年來，中國修建了許多拱壩。據不完全統計，至1985年底，全國①已建壩高15m以上的各種拱壩總數達800餘座，約占全世界已建拱壩總數的1/4強。在拱壩設計理論、計算方法、結構型式、泄洪消能、施工導流、地基處理及樞紐布置等方面都有很大進展，積累了豐富的經驗，目前中國已建成的最高拱壩是台灣省德基雙曲拱壩(高180m)和青海省龍羊峽重力拱壩(高178m)，最高的砌石拱壩是新疆石河子拱壩，高112m；正在施工的四川省二灘拋物線雙曲拱壩，高240m，居世界第四位，標誌著中國在高拱壩的勘測、設計、施工和科研方面已達到一個新的水平。2010年8月中國雲南小灣水電站建成以後，成為當時世界上最高的拱壩---壩高292M，壩頂高程1245M，壩頂長922.74M，拱冠梁頂寬13M，底寬69.49M。