浆砌石拱坝的优化设计

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1、浆砌石拱坝的优化设计：浆砌石拱坝由于在材料、施工、设计等方面的优越性，近年来在我国发展迅猛，在各地中小水利工程中应用广泛。因此，浆砌石拱坝的优化设计成为现阶段具有实际意义和理论价值的重要问题。本文分析了浆砌石拱坝的特点，进而从平面布置、应力分析和拱坝体型三个方面对浆砌石拱坝的优化设计做出了解答。　　关键词:浆砌石拱坝，优化设计　　Abstract:plasmaQiShiarchdaminmaterial,construction,becausethesuperiorityofthedesigninre

2、centyears,therapiddevelopmentinourcountry,insmallandmedium-sizedizationdesignofthepulpQiShiarchdamasthetheoreticalvalueandpracticalsignificanceoftheimportantproblem.ThispaperanalyzesthecharacteristicsofthepulpQiShiarchdam,andfromtheplanelayout,stressana

3、lysisandarchdambody,threeaspectsofplasmaQiShioptimizationdesignofarchdammadeansaQiShiarchdam,optimizationdesign　　　　　　：S611：A：　　一、砌石拱坝的概念及特点　　砌石坝又名烤工坝，它是由一定规格的石料经浆砌或干砌而成的一种挡水建筑物。在平面上呈拱型，起到拱的传力作用的砌石坝，即为砌石拱坝；浆砌的砌石拱坝，即为浆砌石拱坝。　　从20世纪70年代起，我国拱坝建设迈入了全新的发展阶段，中小

4、型砌石拱坝得到了迅速发展，截至80年代末，世界范围内共兴建高度15m以上的拱坝达1592座，其中我国753座，占总数47.3%；截至2000年年底，我国坝高15m以上的砌石坝共有2683座，其中砌石拱坝为1538座，占总数的57.3%。这些砌石拱坝工程在当地的国民经济发展中发挥了巨大的作用。　　拱坝是坝体向上游凸出，在平面上呈拱形，拱端支承于两岸上的混凝土或浆砌石的整体结构。作用于砌石拱坝上的荷载，大部分都由其坝体拱的作用传递到两岸坝肩岩体上，小部分则通过竖向悬臂梁的作用传至坝基。拱坝的自身调节能力非

5、常强，即使在局部受力过大时，也能自行调整，只要坝肩稳定可靠，就不致影响其整体的安全性。拱坝的稳定性不像重力坝那样主要依靠自重来维持，而是主要依靠两岸坝肩岩体的反作用力来维持。一般来说，拱的作用越强，坝体的厚度就越能减小，坝体体积也就越小。大坝采用现代技术理论进行设计和施工的历史约近150年，在这段时期内，实践证明拱坝是各种挡水坝中最为安全的一种砌石拱坝除了它的安全性、经济性外，还存在着因地制宜、就地取材、施工简易，初期工程量小、便于改善劳动条件，便于导流和度汛等诸多特点。　　综上所述，砌石拱坝是一种工

6、作条件好，超载能力极强的坝体结构形式，其抗震性能好、具有可靠的抵御意外洪水及涌浪翻坝的能力，而且垮坝事故率低、耐久性能好，其综合安全性和经济性都非常的优越。　　二、浆砌石拱坝的优化设计　　1、平面布置　　在拱坝平面布置中，坝顶中心角的选择直接影响到坝身应力的分布和两坝肩的稳定，根据《浆砌石坝设计规范》规定：浆砌石拱坝顶部拱圈最大中心角以80度一110度为宜。拱圈中心角确定后，园弧拱冠梁断面的选取，意味着该坝应力情况及坝体方量的确定，在拱冠梁断面体型的初选中，应根据地形条件及坝高情况确定。坝顶厚度T如选

7、择较厚，工程量相应增大；坝顶厚度T太薄，坝顶又易出现径向裂缝，不利于稳定。　　挺南浆砌石拱坝位于浙江省苍南县挺南村，处在南港流域横阳支江的支流上,建坝地基断层节理不发育、岩石大部分裸露，分化不深，相对不透水层埋藏较浅,工程规模为小（1）型，主要建筑物级别为4级，正常蓄水位为147m，相应库容800万立方米，校核洪水位149.88m,坝址选在“S”型河段的直线段上，河谷呈“V”型，河谷宽高比2.38，坝区天然石料丰富，适于修建浆砌石拱坝。　　以挺南浆砌石拱坝为例，由于坝址河谷不对称且左缓右陡，左岸高程1

8、30m以上，岩石风化程度较深，微风化岩面出露高程较低，因此初步设计大坝平面布置偏于左岸，以减少平面布置的不对称，但是顶拱左岸半中心角仍高达68.3度，比右岸半中心角大15度之多，致使高程130m以上的拱圆弧切线与地形交角较小（均小于30度），对左岸坝肩的稳定极为不利,这种布置使拱坝受力偏于左岸，而从两岸下游拱座比较来看，左岸地形较平缓，拱座显得较单薄，因此初步设计大坝平面布置明显不合理,对本工程的优化设计，首先从调整大坝的平面布置入手,拱坝中心线调整到基