空心重力壩工作特點

1、拱與梁的共同作用；

2、穩(wěn)定性主要依靠兩岸拱端的反力作用，因而對地基的要求很高；

3、拱是一種推力結構，承受軸向壓力，有利于發(fā)揮砼及漿砌石材料的抗壓強度；

4、拱梁所承受的荷載可相互調整, 因此可以承受超載；

5、拱壩壩身可以泄水；

6 、不設永久性伸縮縫；

7、抗震性能好；

8、幾何形狀復雜，施工難度大。

拱壩的地基處理和巖基上的重力壩基本相同，只是要求更加嚴格，對兩岸壩肩的處理尤為重要。

空心重力壩壩基開挖

高壩一般應開挖至新鮮或微風化的下部基巖、中壩應盡量開挖至微風化或弱風化的中、下部基巖。整個壩基利用巖面的縱坡應平順而無突變，拱端開挖應注意本章第三節(jié)所述的拱端布置原則。河床覆蓋層原則上應全部挖除，如有困難，應在結構上采取措施。例如貴州貓?zhí)诱锟诠皦?，?9.5m，因河床覆蓋層較厚，采用雙拱壩體型，以基礎拱橋跨過覆蓋層，并用兩排混凝土防滲墻作為覆蓋層防滲。

空心重力壩固結灌漿和接觸灌漿

拱壩壩基一般都要進行全面的固結灌漿，以增加基巖的整體性。對于節(jié)理、裂隙發(fā)育的壩基，尚需擴大固結灌漿范圍。對于坡度大于50o~60o的陡壁面，上游壩基接觸面以及基巖中開挖的所有槽、井、洞等回填混凝土的頂部，尚應進行接觸灌漿，以提高接觸面上的抗剪強度和抗壓強度，防止沿接觸面滲漏。

空心重力壩帷幕灌漿

帷幕線一般布置在壓應力區(qū)，并盡可能靠近上游面。帷幕灌漿可利用壩體內的廊道進行；當壩體較薄或未設廊道時，可在上游壩腳處進行（圖3.25，b）當有壩頭繞滲，將影響拱座巖體穩(wěn)定，或將引起庫水的水量損失時，防滲帷幕還應深入兩岸山坡內，與重力壩的情況類似，但要求應更嚴格。

空心重力壩壩基排水

在防滲帷幕后應設置壩基排水孔和排水廊道。高壩以及兩岸地形較陡、地質條件復雜的中壩，宜在兩岸設。

空心重力壩是在平面上呈凸向上游的拱形擋水建筑物，借助拱的作用將水壓力的全部或部分傳給河谷兩岸的基巖。與重力壩相比，在水壓力作用下壩體的穩(wěn)定不需要依靠本身的重量來維持，主要是利用拱端基巖的反作用來支承。拱圈截面上主要承受軸向反力，可充分利用筑壩材料的強度。因此，是一種經濟性和安全性都很好的壩型。 平面上呈拱形并在結構上起拱的作用的壩?？招闹亓蔚乃狡拭嬗汕€形拱構成，兩端支承在兩岸基巖上。豎直剖面呈懸臂梁形式，底部座落在河床或兩岸基巖上?？招闹亓我话阋揽抗暗淖饔?，即利用兩端拱座的反力，同時還依靠自重維持壩體的穩(wěn)定。空心重力壩的結構作用可視為兩個系統(tǒng)，即水平拱和豎直梁系統(tǒng)。 水荷載及溫度荷載等由此二系統(tǒng)共同承擔。當河谷寬高比較小時，荷載大部分由水平拱系統(tǒng)承擔；當河谷寬高比較大時，荷載大部分由梁承擔?？招闹亓伪戎亓慰奢^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?？招闹亓沃饕娜秉c是對壩址河谷形狀及地基要求較高。

空心重力壩的基礎處理要慎重對待。務必查明地質條件的薄弱環(huán)節(jié)。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(guī)程規(guī)范辦理，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。 空心重力壩壩址地質條件，一般是上部巖石比下部差，左右岸岸坡均有軟弱夾層。為了使空心重力壩傳給基巖的推力分散，易于保持穩(wěn)定，中小型空心重力壩工程，擴大其拱端尺寸，即將壩布置為變截面圓拱成大頭空心重力壩是有效的。但相對于重力壩，空心重力壩對壩址巖石基礎的要求相對重力壩要少一些。

拱壩布置的原則是，根據壩址地形、地質、水文等自然條件以及樞紐綜合利用要求統(tǒng)籌布置，在滿足穩(wěn)定和建筑物運用的要求下，通過調整拱壩的外形尺寸，使壩體材料的強度得到充分發(fā)揮，控制拉應力在允許范圍之內，而壩的工程量最省。因拱壩型式比較復雜，斷面形狀又隨地形地質情況而變化，故拱壩布置需有較多的方案，進行全面技術經濟比較，選擇最優(yōu)方案。而最終選定的布置方案，一般需經模型試驗論證。拱壩布置的步驟:拱壩布置復雜，需結合地形地質條件，反復修訂，作多方案比較，最后定出布置圖。

其步驟如下：

①根據壩址地形、地質資料定出開挖深度，繪出壩址利用基巖面等高線圖。綜合考慮地形、地質、水文、施工及運用條件等，選擇適宜的拱壩壩型。

②利用基巖面等高線地形圖，試定頂拱軸線的位置。頂拱軸線的半徑可參考 。應盡量使拱軸線與等高線在拱端處的夾角不小于30°，并使兩端夾角大致相近。按適當的中心角和壩頂厚度畫出頂拱內外緣弧線。

③初擬拱冠梁剖面尺寸，并擬定各高程拱圈的厚度。一般選取5~10層拱圈，繪制各層拱圈平面圖。各層拱圈的圓心聯(lián)線在平面上最好能對稱于河谷可利用基巖面地形圖，在垂直面上，這種圓心聯(lián)線應是光滑的曲線。

④切取若干垂直剖面，檢查其輪廊是否光滑連續(xù)，倒懸是否過大，如不符合要求，應適當修改拱圈及梁的形狀尺寸。

⑤根據初定的壩體尺寸進行應力計算及壩肩穩(wěn)定較核。如不符合要求，應重復以上步驟修改壩體布置和尺寸。

⑥將拱壩沿拱的軸線展開，繪成立視圖，顯示基巖面的起伏變化，對突變處采取削平或填塞措施。

⑦計算壩體工程量，作為不同方案比較的依據。

拱壩的應力控制標涉及到筑壩材料強度的極限值和有關安全系數的取值?；炷凉皦卧O計規(guī)范（SD145-85）對允許應力尚無明確規(guī)定，設計時采用的允許應力還較低。對于較高的拱壩，允許壓應力常取5.0~6.0MPa，個別的曾用到過9.0MPa。規(guī)范規(guī)定，對于基本荷載組合，安全系數為4.0；對于特殊組合，安全系數為3.5；當考慮地震荷載時，混凝土的允許壓應力可比靜荷載情況適當提高，但不超過30%。

由于混凝土的抗壓強度較高，拱壩斷面設計常受拉受力控制，拉應力較大部位常在拱冠梁的上游面壩基處，實際上這個部位的拉應力稍有超過并不很危險。因為拱壩具有整體作用，即使梁底開烈，應力即自行調整，使裂縫發(fā)展到一定程度而停止，而水平拱承載的潛力仍很大。因此現(xiàn)在一般認為可適當提高梁底上游面的允許拉應力值。國內多數拱壩設計允許拉應力值大致控制在0.5~1.5 MPa之間。而混凝土拱壩設計規(guī)范（SD145-85）規(guī)定：對于基本荷載組合，允許拉應力為1.2 MPa；對于特殊荷載組合，允許拉應力為1.5 MPa。當考慮地震荷載時，允許拉應力可適當提高，但不超過30%。

近年來，隨著拱壩建筑的發(fā)展和人們對客觀事物認識的深化，有提高允許應力、減小安全系數的趨向。如美國墾力局1977年《拱壩設計準則》規(guī)定：對于正常荷載組合，抗壓安全系數為3.0，允許壓應力為10.58 MPa；對于非常荷載組合，抗壓安全系數為2.0，允許壓應力為15.68 MPa。在正常荷載組合，允許局部出現(xiàn)拉應力，但不大于1.06 MPa；在非常荷載組合時，拉應力不大于1.57 MPa。

重力壩按筑壩材料的不同分為:混凝土重力壩和漿砌石重力壩。

重力壩按其結構形式分為:①實體重力壩;②寬縫重力壩；③空腹重力壩。重力壩按泄水條件可分為非溢流壩和溢流壩兩種剖面。

實體重力壩因橫縫處理的方式不同可分為三類。①懸臂式重力壩：橫縫不設鍵槽，不灌漿；②鉸接式重力壩：橫縫設鍵槽，但不灌漿；③整體式重力壩：橫縫設鍵槽，并進行灌漿。

按照混凝土的施工方式，分為常態(tài)混凝土重力壩、碾壓混凝土重力壩。其中碾壓混凝土重力壩由于施工方便，技術經濟指標優(yōu)越，近年來得到了迅速的發(fā)展。

重力壩是由砼或漿砌石修筑的大體積擋水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整體是由若干壩段組成。重力壩在水壓力及其他荷載作用下，主要依靠壩體自重產生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求;同時依靠壩體自重產生的壓力來抵消由于水壓力所引起的拉應力以滿足強度要求。

在水壓力及其他外荷載作用下，主要依靠壩體自重來維持穩(wěn)定的壩。重力壩的斷面基本呈三角形，筑壩材料為混凝土或漿砌石。據統(tǒng)計,在各國修建的大壩中,重力壩在各種壩型中往往占有較大的比重。在中國的壩工建設中,混凝土重力壩也占有較大的比重,在20座高100m以上的高壩中，混凝土重力壩就有10座。