《拱坝设计准则》课件

《拱坝设计准则》本课件介绍拱坝设计的基本原则和规范目录第一章概述第二章拱坝设计基本第三章拱坝设计准则第四章拱坝施工技术理论•拱坝的定义•混凝土拱坝设计•拱坝基础处理•拱坝受力分析•拱坝的分类•砌石拱坝设计•拱坝混凝土浇筑•拱坝结构计算•拱坝的优缺点•拱坝的组合形式•拱坝砌石施工•拱坝稳定性分析拱坝的定义和分类拱坝定义混凝土拱坝砌石拱坝拱坝是一种利用拱形结构承受水压力，将水混凝土拱坝以混凝土为主要材料，是现代水砌石拱坝以石块为主要材料，通常用浆砌或压力传递到两岸岩石上的水坝利工程中最常见的拱坝形式干砌的方式建造拱坝的主要特点

11.结构薄

22.优美挺拔拱坝的结构非常薄，其厚度通拱坝的结构通常呈现出弧形或常远小于坝高，这使得拱坝具曲线形状，使其外观优美挺拔有较小的材料消耗和施工量，与周围环境相协调

33.抗震性能好

44.可节约土地拱坝的结构能够有效地吸收地拱坝的占地面积较小，能够有震波的能量，并将其传递到周效地节约土地资源围的岩石中，从而提高拱坝的抗震性能拱坝受力分析与计算荷载分析1拱坝承受水压力、自重、冰压力、地震力等荷载分析荷载的分布规律和大小，并将其分解到拱坝各个截面上力学模型2建立拱坝的力学模型，考虑材料特性、边界条件和荷载作用，运用有限元法或其他方法进行分析应力计算3根据荷载和力学模型，计算拱坝内部的应力分布情况，包括最大应力、最小应力、应力集中区域等变形计算4分析拱坝在荷载作用下的变形情况，包括水平位移、垂直位移和旋转角度，确保变形在安全范围内稳定性分析5评估拱坝的整体稳定性，包括抗滑、抗倾覆、抗浮和抗开裂等方面的分析，确保拱坝能够安全运行拱坝抗压承载能力拱坝的抗压承载能力是拱坝设计中最重要的指标之一抗压承载能力指的是拱坝抵抗自身重量和水压力等荷载的能力，它直接影响着拱坝的稳定性和安全性拱坝的抗压承载能力主要取决于拱坝的材料强度、几何形状、支座条件以及周围地质条件等因素通过合理的结构设计和材料选择，可以有效地提高拱坝的抗压承载能力，确保其长期安全运行拱坝抗滑承载能力拱坝抗滑承载能力是指拱坝在水压力和地震力等外力作用下，抵抗滑动的能力拱坝的抗滑能力主要取决于坝基的强度和摩擦系数，以及拱坝自身的重量和形状

1.52010安全系数摩擦角抗滑稳定性拱坝抗滑安全系数一般应不小于

1.5坝基与基础之间的摩擦角应不小于20度拱坝的抗滑稳定性应通过计算和模型试验进行验证拱坝抗倾覆承载能力抗倾覆能力拱坝结构抵抗倾覆力的能力影响因素水压、坝体自重、地震力计算方法基于力矩平衡原理安全系数保证坝体安全稳定拱坝抗浮承载能力拱坝抗浮能力是指坝体抵抗水浮力的能力，是拱坝安全的重要指标之一拱坝的抗浮能力主要取决于坝体的重量、坝基的稳定性、坝体的形状等因素一般来说，拱坝的抗浮能力随着坝体重量的增加而增加，随着坝基的稳定性下降而下降，随着坝体形状的改变而改变混凝土拱坝抗开裂安全性开裂原因混凝土收缩、温度变化、荷载作用都会造成开裂开裂危害开裂会降低坝体强度，影响坝体安全，并可能造成渗漏抗开裂措施合理的材料配比，控制温度应力，采用抗裂措施，如裂缝控制网混凝土拱坝温度应力分析温度变化1混凝土拱坝受环境温度变化影响，产生热胀冷缩温度梯度2坝体内部温度不均匀，产生温度应力应力分析3计算温度应力大小，评估对拱坝安全的影响设计优化4根据温度应力分析结果，优化拱坝结构设计混凝土拱坝温度应力分析是确保拱坝安全的重要环节混凝土受环境温度变化影响，产生热胀冷缩坝体内部温度不均匀，也会产生温度应力通过计算温度应力的大小，可以评估其对拱坝安全的影响，并根据分析结果优化拱坝结构设计砌石拱坝设计要点拱坝形状设计砌石材料选择拱坝形状设计应确保拱坝受力合选用高强度的砌石材料，确保砌理，并满足抗滑、抗倾覆、抗浮石拱坝的耐久性和稳定性等要求拱坝施工工艺拱坝安全监测采用分层砌筑、灌浆、压实等工施工过程中应进行定期监测，及艺，确保砌体密实，防止出现空时发现和处理安全隐患，确保拱洞和裂缝坝安全砌石拱坝材料要求石料强度高、抗冻性好、耐久性强、易于加工、运输方便砂浆强度高、抗冻性好、耐久性强，与石料具有良好的粘结性施工工艺砌筑工艺严格、质量控制到位，确保砌石拱坝的整体稳定性砌石拱坝构造设计

11.砌体结构

22.拱圈设计砌石拱坝的砌体结构是核心，拱圈是承受水压力和自身重量保证稳定性和耐久性的主要结构，采用合理的拱圈形状和尺寸

33.泄洪设施

44.防渗处理泄洪设施包括溢洪道和泄洪洞采用防渗层和排水设施，防止，保证洪水安全泄洪水渗漏，确保坝体安全重力坝与拱坝比选工程地质条件经济因素重力坝适用于地基坚固，抗滑稳重力坝造价相对较高，但施工相定性好的坝址，而拱坝则适合于对简单，而拱坝造价相对较低，山区峡谷地形的狭窄河谷，有利但施工技术要求较高于发挥拱形结构的力学特性结构设计施工难度重力坝主要依靠自身的重量来抵重力坝施工相对简单，而拱坝施抗水压力，而拱坝则主要依靠拱工技术要求较高，需要精确控制形的力学特性来抵抗水压力拱形结构的尺寸和形状拱坝与重力坝的组合经济效益相比单独的拱坝或重力坝，组合坝型可以节省工程造价，提高工程效率例如，在基础岩层较差的情况下，可以采用部分重力坝基础，减少拱坝的受力范围，降低施工难度和成本优势互补将拱坝和重力坝的优点结合起来，可以更好地适应复杂的地形地质条件，提高坝体的稳定性和安全性例如，在山谷狭窄、地形陡峭的情况下，可以采用拱坝与重力坝的组合，充分利用拱坝的抗滑能力和重力坝的抗倾覆能力拱坝基础处理要求基础岩石清理基础岩石灌浆基础地基处理基础岩石清理是拱坝基础处理的第一步，需灌浆可增加岩石强度，降低渗透性，改善基对于软弱地基，需进行地基处理，例如置换清除风化、破碎、松散岩石础岩体质量、加固等措施混凝土拱坝施工工艺混凝土拱坝施工工艺复杂，对技术要求较高施工前需做好充分的准备工作，确保施工安全和工程质量准备阶段1施工图纸审查、技术交底、材料准备、施工机械准备基础处理2基坑开挖、基础处理、排水系统建设混凝土浇筑3混凝土配合比设计、浇筑工艺选择、养护措施拱坝合拢4合拢段施工、预应力张拉、整体结构稳定性检测竣工验收5工程质量验收、安全检测、运行调试砌石拱坝施工工艺基础开挖基础开挖应平整，确保排水良好，防止渗漏砌石准备砌石材料必须经过严格筛选，确保强度和耐久性砌石施工砌石应分层铺设，确保密实，防止空鼓灌浆灌浆应及时进行，确保砌石之间紧密连接，提高坝体的整体性养护砌石坝建成后，需要进行养护，防止坝体出现裂缝拱坝安全监测技术变形监测应力监测渗漏监测裂缝监测监测拱坝的位移、沉降和倾斜监测拱坝内部的应力变化，判监测拱坝的渗漏情况，判断坝监测拱坝的裂缝出现和发展情等变形信息，判断坝体稳定性断坝体承受压力和安全裕度体防水性能使用渗漏仪、水况，判断坝体结构完整性使使用全站仪、水准仪、使用应变计、压力计、埋置式位计、流量计等设备进行监测用裂缝计、图像识别技术等设GNSS等设备进行监测传感器等设备进行监测备进行监测拱坝安全评估与除险加固

11.定期监测

22.安全评估监测拱坝结构的变形、位移、根据监测数据和设计规范进行应力、应变和渗漏情况，及时评估，判断拱坝的安全性，并发现安全隐患制定相应的安全措施

33.除险加固

44.维修保养对存在安全隐患的拱坝进行加定期对拱坝进行维修保养，延固，提高其抗震、抗滑、抗渗长其使用寿命，确保安全运行和抗浮能力拱坝设计准则应用案例拱坝设计准则在实际工程中得到了广泛应用，为保证拱坝的安全性，合理性，科学性提供了重要的指导在不同坝址条件下，拱坝设计准则可以根据实际情况进行调整，确保坝体结构的可靠性例如，在高地震烈度地区，拱坝设计需要考虑地震力的影响，采用抗震设计方法，提高拱坝的抗震能力在复杂地质条件下，拱坝设计需要根据地质勘察结果，优化坝体结构，避免地质缺陷的影响坝址选择与地质勘察地形地貌水文条件地质条件选择地形开阔、地质条件较好的区域考虑水源充足，水位稳定，水流平稳岩体完整，抗风化能力强，便于开挖施工坝址选择的主要因素地形地貌条件地质条件坝址地形应有利于坝体布置，坝坝基岩体质量好，抗压强度高，基应坚固稳定，且河谷形状适合抗剪强度高，裂隙发育程度低，拱坝布置渗透性低，稳定性高，并能满足坝体稳定和防渗要求水文条件社会经济条件水文条件有利于水库蓄水和泄洪考虑坝址所在地区的社会经济发，保证水库水位和流量满足设计展情况，尽量避免对环境和社会要求造成负面影响地质勘察的重点内容地质条件水文地质条件岩层类型、岩体完整性、岩体结构、岩体强度、岩体风化程度、地下水类型、地下水埋藏深度、地下水补给来源、地下水径流方岩体破碎程度、岩体渗透性、岩体变形性、岩体稳定性、岩体抗向、地下水位变化、地下水化学成分、地下水对工程的影响等剪强度、岩体抗压强度、岩体抗拉强度等水文气象设计资料获取降雨量数据降雪量数据包括历史降雨量，降雨强度，降雨持续时间，包括历史降雪量，降雪强度，降雪持续时间，以及降雨频率以及降雪频率水文数据气象数据包括流量，水位，泥沙含量，以及水温等数据包括风速，风向，气温，湿度，以及日照时间等数据坝址工程地质条件分析地质构造岩土类型水文地质条件地震安全性分析坝址区域地质构造特征，识别坝址区域的岩土类型，评分析坝址区域地下水分布、水评估坝址区域地震活动水平，例如断层、褶皱、岩层产状等估其强度、抗风化能力、渗透位变化、渗透性等，评估对坝分析地震对坝体结构的影响，，判断坝址的稳定性性等，为坝体设计提供依据体稳定性的影响确保坝体安全坝址工程地质条件评估地基稳定性渗透性12评估地基的稳定性、抗滑性和抗震能力分析地基岩体的结评估地基的渗透性，确定坝基岩体的渗透系数和地下水位，构、完整性和抗剪强度，以确保拱坝的稳定性为拱坝的防渗设计提供依据岩体质量地质构造34评估岩体的质量，包括岩体的完整性、风化程度和裂隙发育评估地质构造，分析区域内的断层、褶皱等地质构造特征，状况，为拱坝的基础处理提供依据了解其对拱坝的影响坝址工程地质条件优选评估标准•岩体强度和完整性•地质构造稳定性•抗震性•水文地质条件•工程地质条件优选原则选择地质条件好，稳定性高、抗震性强、造价低廉的坝址结论与建议拱坝设计是复杂的工程,涉及多个学科领域需要综合考虑地质条件、水文条件、结构强度等因素。