連拱壩

沿革 西班牙在 16世紀修建的埃爾切壩和印度在1802年前後修建的梅爾·阿魯姆砌石連拱壩，均為直立拱面，還不完全具備近代支墩壩的特點。直到1891年澳大利亞工程師J.D.貝瑞修建的貝魯布拉砌磚連拱壩，上游面傾角60°,才具備了現代支墩壩的特點。1968年加拿大修建的馬尼克五級連拱壩，壩高214m,主拱跨度161.5m。該壩跨度大、壩體厚、不用鋼筋，為大體積混凝土結構，施工方便，代表了近代連拱壩發展的趨勢。在中國淮河，1954年和1956年相繼建成了佛子嶺和梅山連拱壩，壩高為74.4m和88.24m。前者是中國當時建成的第一高壩，後者是當時世界上最高的連拱壩。

特點 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。

結構 連拱壩的基本尺寸如下：①拱圈形式一般多用單心圓拱，與支墩上游面正交的拱截面是等厚的。有的工程採用橢圓拱，受力條件好，但施工複雜一些。②拱中心角一般採用150°～180°。拱中心角越大，拱圈柔性越大，適於承受較大的溫度荷載，而且當支墩一側的拱圈發生事故時，支墩承擔的側推力也小，對維持支墩穩定有利。③拱圈厚度應滿足施工和強度要求。鋼筋混凝土連拱壩，頂拱厚度不小於0.3m。混凝土連拱壩，頂部拱厚為1.7～2.0m。④支墩間距與壩高有關，一般採用15～25m，高壩可超過50m。⑤上、下游坡度應考慮穩定和強度要求，上游坡一般採用 45°～60°，下游坡60°～80°。⑥ 支墩厚度與壩高及跨度有關，頂部常採用拱圈厚度的1.5～2.0倍，向下逐漸加厚。拱圈與支墩一般為剛性連接，但有的工程如法國高88m的格朗瓦勒單支墩連拱壩，在拱圈與支墩之間設縫，以減小溫度應力和適應地基變形。拱圈應嵌入地基一定深度，有的工程沿地基設三角形大體積混凝土拱座。為了防止施工期產生溫度裂縫，在支墩中設直立的或傾斜的收縮縫，有的高連拱壩在拱簡中也每隔20m左右設一道永久性的伸縮縫。

計算 穩定分析，可取一個支墩及其兩側各半個拱筒作為一個壩段進行計算。作用於壩底面的滲透壓力很小，可忽略不計。應力分析：①拱筒計算。可在支墩上游面法線方向切出單位高度的拱圈按純拱法計算。作用於拱圈的荷載有均勻水壓力、不均勻水壓力、拱圈自重在計算平面上的分力、溫度荷載等。對於單支墩可不考慮拱座變位，雙支墩則應考慮，一般只考慮拱座的角變位。②支墩計算。可採用材料力學方法或有限單元法，對於雙支墩還應按剛架進行計算。作用於剛架的荷載有拱座推力及彎矩、雙支墩上游面板上的水壓力、剛架自重在計算截面上的分力等。側向地震及縱向彎曲穩定計算，應考慮拱筒的支承作用。