公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南宣贯

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1、水利水电工程建筑物拱坝一、拱坝的工作原理及其特点工作原理拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形，坝体结构既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平荷载大部分通过拱的作用传给两岸岩体，小部分通过梁的作用传至坝底基岩，坝体的稳定主要依靠两岸拱端岩体来支承，并不是靠坝体自重来维持。二滩双曲拱坝欧阳海拱坝小湾双曲拱坝一、拱坝的工作原理及其特点特点：1、用拱结构特点，充分利用材料强度。2、利用两岸岩体维持稳定。3、超载能力强（5～11倍），安全度高。4、抗震性能好。5、荷载特点。6、坝身泄流布置复杂。二

2、、拱坝的地形地质条件1、地形条件用坝顶高程处的河谷宽度和坝高之比（称为宽高比L/H）及河谷断面形状来描述地形情况。当L/H<1.5时，可修建薄拱坝；L/H=1.5～3.0，可修建一般拱坝；L/H=3.0～4.5，可修建重力拱坝。L/H>4.5时，一般认为拱的作用已经很小，不宜修建拱坝。河谷的断面形状是影响拱坝体形及其经济性的重要因素。不同河谷即使具有相同的宽高比，断面形状也可能相差很大。二、拱坝的地形地质条件二、拱坝的地形地质条件河谷在平面上应呈喇叭口状，以使两岸拱座下游有足够厚的岩体来维持坝体的稳定。二、拱坝的地形地质条件2、地质条件拱坝对地

3、质条件的要求比其他混凝土坝更严格。较理想的地质条件是：◆岩石均匀单一，有足够的强度◆透水性小，耐久性好◆两岸拱座基岩坚固完整，边坡稳定，无大的断裂构造和软弱夹层，能承受由拱端传来的巨大推力而不致产生过大的变形，尤其要避免两岸边坡存在向河床倾斜的节理裂隙或构造。三、拱坝的类型和布置1、拱坝坝体主要参数拱弧半径中心角拱弧圆心位置拱圈厚度等按其厚高比特征可分为薄拱坝厚拱坝(或称重力拱坝)按照坝体形态为：定圆心等半径拱坝（单曲拱坝）等中心角变半径拱坝变圆心变半径双曲拱坝2、拱坝的类型1）拱坝坝身的布置原则：满足稳定和运用要求，坝体轮廓力求简单；基岩面、

4、坝面变化平顺，避免有任何突变；使坝体材料得到充分发挥；总工程量最省。3、拱坝的布置原则2）拱坝坝端的布置原则：拱端应嵌入开挖后的坚实基岩内；拱端与基岩的接触面接近垂直；拱坝的荷载及应力分析拱坝的荷载：作用在拱坝上的荷载有静水压力、动水压力、温度荷载、自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力和地震荷载等。荷载的计算方法与重力坝基本相同，但温度荷载变为主要荷载，自重和扬压力降为次要荷载。拱坝的荷载及应力分析温度荷载◆温度荷载的大小与封拱温度有关，封拱温度的高低对温度荷载的影响很大。◆当坝体温度高于封拱温度时，即温度升高，拱圈伸长　并向上游位移，由此产

5、生的弯矩、剪力的方向与库水　位产生的相反，但轴力方向相同。拱坝的荷载及应力分析◆当坝体温度低于封拱温度时，即温度降低，拱圈收缩并向下游位移，由此产生的弯矩、剪力的方向与库水位产生的相同，但轴力方向相反。一般情况下温降对坝体应力不利，对坝肩稳定有利。温升对坝体应力有利，对坝肩稳定不利。拱坝的荷载及应力分析应确定合理的封拱温度一般选在年平均气温或略低于年平均气温时进行封拱。温度荷载温度荷载分解为三部分：均匀温度变化tm沿坝厚温度梯度变化td非线性温度变化tn拱坝应力分析拱坝应力分析的常用方法有1、圆筒法2、纯拱法3、拱梁分载法（包括拱梁法和拱冠梁法

6、）4、有限单元法5、模型试验法等拱坝应力分析圆筒法是把拱坝当作是铅直圆筒的一部分，采用圆筒公式进行计算。它是拱坝计算中使用最早，最简单的方法，只适用于承受均匀外水压力的等截面圆弧拱圈，只能粗略地求出径向截面上的均匀应力。它不考虑拱在两岸的嵌固条件，不能计入温度及地基变形的影响，因而不能反应拱坝的真实工作情况。圆筒法拱坝应力分析纯拱法假定拱坝由一系列各自独立互不影响的水平拱圈叠合而成，每层拱圈简化为两端固结的平面拱，用结构力学方法求解拱的应力。该方法虽然可以计入每层拱圈的基础变位、温度、水压力等的作用，但忽略了拱坝的整体作用，求得的拱应力偏大，也

7、不符合拱坝的真实工作情况。纯拱法拱坝应力分析拱梁分载法把拱坝看成由一系列水平拱圈和铅直梁所组成，荷载由拱和梁共同承担，各承担多少荷载由拱梁交点处变位一致条件决定。荷载分配后，梁按静定结构计算应力，拱按纯拱法计算应力。拱梁分载法拱梁分载法包括拱梁法和拱冠梁法拱梁法将拱坝看成由一系列水平拱和一系列铅直梁组成，拱梁荷载分配时需考虑拱梁每个交点处的变位协调。拱冠梁法只取拱冠处一根悬臂梁，根据各层拱圈与拱冠梁交点处径向变位一致的条件求得拱梁荷载分配，且拱圈所分配到的径向荷载从拱冠到拱端为均匀分布，认为拱冠梁两侧梁系的受力情况与拱冠梁一样。拱坝应力分析有限

8、单元法是将拱坝连同地基的整体结构离散为有限个单元构件，以结点互相连接，通过建立结点位移和结点力之间的平衡方程，求得结点位移，进而求出单元应力。有限单元