大頭壩
大頭壩
大頭壩(massive head buttress dam)由支墩上游部分向兩側擴展形成面板(上游頭部)的支墩壩。墨西哥於1927年修建的唐馬丁壩是世界上最早的大頭壩。20世紀30年代以後大頭壩發展較快。1962年日本建造的第一壩,壩高125m,是當時世界上最高的大頭壩。巴西與巴拉圭於1975年合建的伊泰普水電站大頭壩,壩高196m,是世界上最高的大頭壩。中國自50年代以來也修建了很多座大頭壩。如1958年建成的磨子潭水庫雙支墩大頭壩,壩高82m;1960年修建的新豐江大頭壩,壩高105m。
大頭壩頭部有以下三種形式。①平板式:上游面為平面,施工簡單。但在水壓力作用下,上游面易產生拉應力,引起裂縫。②圓弧式:上游面為圓弧。作用於弧面上的水壓力向頭部中心輻集,應力條件好,但施工模板較複雜。③鑽石式:上游面由三個折面組成,兼有平板式和圓弧式的優點,最常採用。大頭壩支墩有單支墩和雙支墩兩種形式,高壩多採用雙支墩以增強其側向穩定性。為了提高支墩的側向勁度或為了防寒,也可將下游部分擴寬,使壩腔封閉,這時在結構體形上接近寬縫重力壩。
與其他形式的支墩壩比較,大頭壩的主要特點是:①為大體積混凝土結構,不用或只用少量鋼筋;②壩段與壩段之間有伸縮縫,可適應地基變形,對地基條件的要求不是很高,必要時可以設置基礎板,以減輕支墩對地基的壓應力;③壩體厚度大,防寒性能好,壩身溢流條件也好,單寬泄量可適當提高。
設計時首先根據工程經驗初步給定壩體基本尺寸,再進行穩定和強度分析。壩段寬度與壩高有關,單支墩常採用9~18m,雙支墩當壩高在80m以上時採用18~27m。上游壩面的坡度越緩,利用的水重越多,可以節省混凝土,但上游面易產生拉應力。大頭壩的上下游坡度一般採用1:0.4~1:0.6。支墩厚與壩段寬度及壩高有關。壩越高、壩段越寬,支墩承受的水壓力越大,為滿足強度要求,應增大支墩厚度。