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0112水利工程2021-07-15 10:51:29
水電站大壩有多種,根據(jù)抵抗水頭壓力的機(jī)制不同,可分為重力壩、拱壩與支墩壩。本期介紹拱壩。
拱壩(Arch Dam)
拱壩多建在峽谷地帶,利用兩岸堅(jiān)固的巖石來(lái)承擔(dān)拱壩傳來(lái)的壓力。
拱壩的壩面向上游方向凸起,可把上游壩面的水壓力、風(fēng)浪壓力等通過(guò)拱的作用傳給兩岸巖體與壩底巖基,利用筑壩材料強(qiáng)度來(lái)承擔(dān)上游水壓。
與重力壩(gravity dam)相比,拱壩在水壓力作用下壩體的穩(wěn)定不需要依靠本身的重量來(lái)維持,主要是利用拱端基巖的反作用來(lái)支承。拱圈截面上主要承受軸向反力,可充分利用筑壩材料的強(qiáng)度。因此,拱壩是一種經(jīng)濟(jì)性和安全性都很好的壩型。
圖1是拱壩的三方向視圖。左圖是拱壩的側(cè)視圖,拱壩的垂直剖面也是弧形,凸起面朝向上游,壩體比起重力壩薄多了。
中間圖是從下游方看拱壩,拱壩建在山谷中,兩邊頂住山體巖石,與拱壩接觸的兩邊巖石稱為壩肩( dam abutment),也稱拱壩的整個(gè)巖石基礎(chǔ)為拱座。
右邊圖是從上方看拱壩,拱壩凸起面朝向上游,上游水壓作用到壩面(藍(lán)色箭頭線),拱壩兩邊對(duì)壩肩的作用(紅色箭頭線)。
如果拱壩是桶形,上游面與地面垂直,見(jiàn)圖2左圖,只有水平剖面呈弧形,稱為單曲拱壩( single-curvature arch dam);拱壩垂直剖面也是弧形的稱為雙曲拱壩(double-curvature arch dam),壩體較薄的稱為雙曲薄拱壩(double-curvature thin arch dam),見(jiàn)圖2中圖,在地質(zhì)堅(jiān)硬,峽谷較窄的地段可建雙曲薄拱壩;壩體較厚的稱為雙曲厚拱壩,見(jiàn)圖2右圖。單曲拱壩與雙曲厚拱壩兼有重力壩的特征,也有稱之為重力拱壩( gravity arch dam)。
拱壩的發(fā)電廠房建在壩后的,采用管道引水,見(jiàn)圖3左圖;拱壩的發(fā)電廠房建在山體內(nèi)的,則從上游邊坡開挖隧道引水到地下廠房,再由尾水隧道排水到下游,采取哪種方式依地質(zhì)地勢(shì)而定。
拱壩的泄水方式同樣采用壩頂溢流與壩下深孔泄洪,見(jiàn)圖3右圖。泥沙大的河流還要在壩下方開沖沙孔。
拱壩是一種推力結(jié)構(gòu),能充分發(fā)揮壩體材料的抗壓強(qiáng)度,壩體厚度薄,對(duì)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(jié)省1/3至1/2的材料;拱壩超載能力強(qiáng)、抗震性好,安全度高。但拱壩對(duì)地址條件要求高,兩邊巖基要堅(jiān)固可靠,而且拱壩的施工復(fù)雜。
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