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2021年造价工程师《水利工程》精讲考点:拱坝

  1.拱坝的基本原理

  拱坝是固结于基岩的空间壳体结构,在平面上是凸向上游三向固定的空间高次超静定结构。承受的荷载一部分通过拱的作用压向两岸,另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。

  2.拱坝的特点

  (1)利用拱坝的结构特点,充分发挥材料强度,减少筑坝体积,是一种比较经济的坝型。

  (2)主要依靠两岸坝肩岩体维持稳定,坝体自重对拱坝的稳定性影响不占主导作用,地形地质条件要求较高。

  (3)超载能力强,安全度高。

  (4)拱坝是整体性空间结构,厚度薄,富有弹性,因而其抗震能力较强。

  (5)坝体不设永久性伸缩缝,其周边通常固接于基岩上,因而温度变化、地基变化等对坝体有显著影响。

  坝体自重和扬压力对拱坝应力的影响较小,坝体越薄,这一特点越显著。

  (6)坝身泄流布置复杂。

  由于拱坝的上述特点,拱坝的地形条件往往是决定坝体结构型式、工程布置和经济性的主要因素。

  (二)拱坝的分类及布置

  ①拱坝厚薄程度,常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值,即厚高比区分:T/H<0.2,为薄拱坝;T/H=0.2~0.35,为中厚拱坝;T/H>0.35,为重力拱坝。

  ②按坝高分类。大于70m的为高坝,30~70m的为中坝,小于30m的为低坝。

  ④按坝面曲率分类。只有水平向曲率,而各悬臂梁的上游面呈铅直的拱坝称为单曲拱坝;水平和竖直向都有曲率的拱坝称为双曲拱坝。

  (三)拱坝的材料及构造

  1.拱坝的材料:要求比重力坝高。

  抗压强度取决于混凝土设计强度,一般采用90d或180d龄期抗压强度,即20~25MPa;还应注意混凝土早期强度,控制表层混凝土7d龄期的强度等级不低于C10,以确保早期的抗裂性。

  高坝中,接近地基部分的混凝土,其90d龄期强度等级不得低于C25,内部混凝土90d龄期强度等级不低于C20。

  坝体混凝土的水灰比应限制在0.45-0.55的范围内,水灰比大于0.55的混凝土,抗冲刷的性能常不能满足要求。

  坝体在上游面应检验混凝土的抗渗性能;在寒冷地区,拱坝上下游水位变动区及所有暴露面应检验抗冻性能。坝体厚度小于20m强度等级尽量不分区;同一层等级分区最小宽度不小于2m。

  2.拱坝的坝顶

  坝顶当无交通要求时,非溢流坝顶宽度一般应不小于3m。

  坝顶路面应有横向坡度和排水系统。

  在地震区由于坝顶易开裂,可穿过坝体横缝布置钢筋,以增强坝的整体性。

  3.坝内廊道及排水

  拱坝厚度较薄,应尽可能少设廊道,以免对坝体削弱过多。

  4.坝体分缝

  由于散热和施工需要,拱坝在施工过程中设置伸缩缝(属于施工缝),横缝是沿半径向设置的收缩缝;厚度大于40m的拱坝,可考虑设置纵缝,相邻坝体之间的纵缝应错开。

  当坝体混凝土冷却到稳定温度或低于稳定温度2~3℃以后,再用水泥浆将伸缩缝封填,以保证坝体的整体性。

  (四)拱坝坝址的地形和地质要求

  实际上,很少能找到完美的地质条件,所以要进行相应的地基处理,处理措施通常有以下几种:

  (1)坝基开挖,一般都要求开挖到新鲜基岩。

  (2)固结灌浆和接触灌浆。

  (3)防渗帷幕。

  (4)坝基排水。

  (5)断层破碎带处理。

    例题解析

  【XT-06】土石坝由于坝体孔隙率较大,在( )和作用下,坝体和坝基因压缩产生一定量的沉陷。

  A.自重

  B.渗流

  C.外荷载

  D.降雨

  E.夏季高温

  『正确答案』AC

  『答案解析』本题考查的是土石坝。土石坝由于坝体孔隙率较大,在( )和作用下,坝体和坝基因压缩产生一定量的沉陷。参见教材P140。

  【XT-05】下列关于土石坝防渗体说法正确的有( )。

  A.作用是防渗,必须满足降低坝体浸润线、降低渗透坡降和控制渗流量的要求

  B.心墙顶部高程应高于正常运用情况下的静水位0.3~0.6m

  C.心墙自下而上逐渐加厚,顶部厚度按构造和施工要求常不小于2.0m

  D.顶部设砂性土保护层,按冰冻深度确定,不小于1.0m

  E.心墙与上下游坝体间应设置反滤层,起反滤和排水作用

  『正确答案』ABDE

  『答案解析』本题考查的是土石坝。心墙自上而下逐渐加厚,顶部厚度按构造和施工要求常不小于2.0m。

  【XT-04】下列关于土石坝坝体排水说法正确的有( )。

  A.贴坡排水顶部应高于坝体浸润线的逸出点

  B.贴坡排水可降低浸润线

  C.棱体排水可保护下游坝脚

  D.棱体排水不能降低浸润线

  E.设置排水设施目的是降低坝体浸润线及孔隙压力

  『正确答案』ACE

  『答案解析』本题考查的是土石坝。贴坡排水不能降低浸润线;棱体排水可以降低浸润线。


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