支墩壩

16世紀西班牙修建的埃爾切砌石連拱壩，壩高23m,是世界上第一座支墩壩。進入20世紀以後，連拱壩有較大發展，1968年加拿大修建的馬尼克五級連拱壩，壩高214m，是當前世界上最高的支墩壩。

大頭壩是F.A.內茨利在1926年首先提出的。1975年巴西和巴拉圭修建的伊泰普水電站大頭壩，壩高196m，是當前世界上最高的大頭壩。

1903年安布生設計並建造了第一座有傾斜蓋面的平板壩。1948年阿根廷建造了艾斯卡巴壩，壩高83m，是當前世界上最高的平板壩。中國自1949年以來也建造了很多高支墩壩。

1956年建成的梅山連拱壩，壩高88.24m。1958年建成的金江平板壩，壩高54m。1960年建成的新豐江大頭壩，壩高105m。1980年建成的湖南鎮梯形壩，壩高129m，是中國最高的支墩壩。

根據面板的形式，支墩壩可分為三種類型。

由平板面板和支墩組成的 支墩壩。自1903年修建了第一座有傾斜面板的安布生平板壩以後，世界各國修建了很多中、低高度的平板壩。阿根廷在1948年修建的埃斯卡巴平板壩，壩高83m,是世界上最高的平板壩。蘇聯修建了一些土基上的溢流平板壩。中國在1958及1973年分別建成高54m的金江平板壩和高42m的龍亭平板壩。

面板與支墩的連接有以下三種形式分類:

①簡支式：面板簡支在支墩托肩（牛腿）上，接縫塗瀝青瑪蹄脂等柔性材料，並設置止水。簡支式能適應地基和溫度變形，採用最多。

②連續板式：面板跨過支墩，每隔兩三跨設一道伸縮縫。連續式可以減小板的跨中彎矩，但在跨過支墩處產生負彎矩，易在迎水面產生裂縫，所以較少採用。

③懸臂式：面板與支墩剛性連接，在跨中設縫，要求變形小，以防接縫漏水，只能用於低壩。平板壩支墩有單支墩和雙支墩兩種形式，雙支墩用於高壩。

由拱形面板和支墩組成的支墩壩。

與其他形式的支墩壩比較，連拱壩有下列特點：

①拱形面板為受壓構件，承載能力強，可以做得較薄。支墩間距可以增大。混凝土用量最少，但鋼筋用量較多。混凝土平均含鋼筋量可達30～40kg/m3。施工模板也較複雜。混凝土單位體積的造價高。

②面板與支墩整體連接，對地基變形和溫度變化的反應比較靈敏，要求修建在氣候溫和地區，且地基比較堅固。

③上游拱形面板與溢流面板的連接比較複雜，因此很少用作溢流壩。

面板由支墩上游部分擴寬形成，稱為頭部。相鄰支墩的頭部用伸縮縫分開，為大體積混凝土結構。對於高度不大的支墩壩，除平板壩的面板外，也可用漿砌石建造。

大頭壩與寬縫重力壩結構體型相似，其區別為

①大頭壩支墩間的空距一般大於支墩厚度，而寬縫重力壩則相反；

②大頭壩上游面的傾斜度一般較寬縫重力壩大；

③大頭壩支墩下游部分可以不擴寬，壩腔是開敞的，而寬縫重力壩則是封閉的。

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。

與其他壩型比較，支墩壩特點是

①面板是傾斜的，可利用其上的水重幫助壩體穩定；

②通過地基的滲流可以從支墩兩側敞開裸露的岩面逸出，作用於支墩底面的揚壓力較小，有利於壩體穩定；

③地基中繞過面板底面的滲流，滲透途徑短，水力坡降大，單位岩體承受的滲流體積力也大，要求面板與地基的連接以及防滲帷幕都必須做得十分可靠；

④面板和支墩的厚度小，內部應力大，可以充分利用材料的強度；

⑤施工期混凝土散熱條件好，溫度控制較重力壩簡單；

⑥要求混凝土的標號高，施工模板複雜，平板壩和連拱壩的鋼筋用量大，因而提高了混凝土單位體積的造價；

⑦支墩的側向穩定性較差；在上游水壓作用下，對於高支墩，還存在縱向彎曲穩定問題；

⑧平板壩和大頭壩都設有伸縮縫，可適應地基變形，對地基條件的要求不是很高；連拱壩為整體結構，對地基變形的反應比較靈敏，要求修建在均勻堅固的岩基上；

⑨壩體比較單薄，受外界溫度變化的影響較大，特別是作為整體結構的連拱壩，對溫度變化的反應更為靈敏，所以支墩壩宜於修建在氣候溫和地區；

⑩可做成溢流壩，也可設置壩身式泄水管或輸水管。

支墩壩是一種輕型壩，可較重力壩節省20%～60%的混凝土，宜於修建在氣候溫和、河谷較寬、地質條件較好、運輸條件差、天然建築材料缺乏的地區。平板壩適用於中、低壩，連拱壩和大頭壩適用於中、高壩。

包括：①抗滑穩定分析。可取一個壩段進行整體計算，見重力壩。複雜地基中的深層抗滑穩定分析，可採用非線性有限單元法，考慮軟弱結構面的非線性特性，計算其失穩過程。②應力分析。可採用材料力學方法，也可採用二維或三維有限單元法，有限單元法可以更精確地反映結構的幾何條件及地基特性對支墩應力的影響。③抗震分析。支墩的側向勁度較小，所以除上、下遊方向外，還應進行側向抗震計算。④縱向彎曲穩定分析。一般假定支墩由互相獨立的斜柱組成，採用歐拉法或能量法計算失穩的臨界荷載。更精確的計算，應考慮支墩的整體作用。支墩的穩定和強度分析，必要時還可以採用模型試驗方法：①光彈試驗，包括普通光彈和激光全息光彈；②結構試驗，包括脆性材料和相似材料。