大壩是指截河攔水的堤堰,水庫、江河等的攔水大堤。按照不同的分類依據(jù)可以有不同的分類法。工程上主要分為以下幾種:
01
重力壩
重力壩是用混凝土或石料等材料修筑,主要依靠壩體自重保持穩(wěn)定的壩。重力壩的斷面基本呈三角形,筑壩材料為混凝土或漿砌石。
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重力壩的工作原理
重力壩在水壓力及其他荷載作用下,主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求;同時依靠壩體自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力來抵消由于水壓力所引起的拉應(yīng)力,以滿足強度要求。重力壩基本剖面呈三角形。在平面上,壩軸線通常呈直線,有時為了適應(yīng)地形、地質(zhì)條件,或為了樞紐布置上的要求,也可布置成折線或曲率不大的拱向上游的拱形。
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重力壩的優(yōu)點
(1)結(jié)構(gòu)作用明確,設(shè)計方法簡單,安全可靠。據(jù)統(tǒng)計,在各種壩型中,重力壩的失事率是較低的。
(2)對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強。任何形狀的河谷都可以修建重力壩。
(3)樞紐泄洪問題容易解決。重力壩可以做成溢流的,也可以在壩身不同高度設(shè)置泄水孔,一般不需要另設(shè)溢洪道或泄水隧洞,樞紐布置緊湊。
(4)便于施工導(dǎo)流。在施工期間可以利用壩體導(dǎo)流,一般不需要另設(shè)導(dǎo)流隧洞。
重力壩的缺點
(1)壩體剖面尺寸大,材料用量多。
(2)壩體應(yīng)力較低,材料強度不能充分發(fā)揮。
(3)壩體與地基接觸面積大,相應(yīng)壩底揚壓力大,對穩(wěn)定不利。
(4)壩體體積大,施工期間混凝土?xí)a(chǎn)生溫度和收縮應(yīng)力,因此需嚴格控制澆筑溫度。
02
拱壩
拱壩是固接于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu),在平面上呈凸向上游的拱形,其拱冠剖面呈豎直的或向上游凸出的曲線形。
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拱壩的工作原理
拱壩壩體結(jié)構(gòu)既有拱作用又有梁作用,其承受的荷載一部分通過拱的作用壓向兩岸,另一部分通過豎直梁的作用傳到壩底基巖。
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拱壩的優(yōu)點
(1) 拱壩穩(wěn)定性依賴于兩岸拱端反力,對地形地質(zhì)條件和地基處理要求高。
(2) 拱壩為高次超靜定結(jié)構(gòu),超載能力強,安全度高,具有良好的抗震性能和材料強度利用。經(jīng)濟上,拱壩具有優(yōu)勢。
(3) 拱壩不設(shè)永久伸縮縫,需考慮溫度變化和基巖變形對壩體應(yīng)力的影響。施工質(zhì)量、材料強度和防滲要求嚴格。
03
土石壩
土石壩是指由土、石料等當?shù)夭牧咸钪傻膲危菤v史最為悠久的一種壩型,土石壩是世界大壩工程建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。
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土石壩得以廣泛應(yīng)用和發(fā)展的原因
(1)利用本地材料建壩,減少水泥、木材和鋼材使用,降低運輸成本。多種土石料適用于筑壩。
(2)土石壩適應(yīng)多種地形、地質(zhì)和氣候,尤其在惡劣條件下是最佳選擇。
(3)施工機械的進步提升了土石壩的壓實度,減小了壩體尺寸,加快了建設(shè)速度,降低了成本。
(4)巖土力學(xué)理論和計算技術(shù)的提升,增強了設(shè)計的安全性和可靠性。
(5)土石壩相關(guān)工程設(shè)計和施工技術(shù)的發(fā)展,推動了土石壩建設(shè)的加速和普及。
04
堆石壩
堆石壩泛指使用石料經(jīng)拋填、碾壓等方法堆筑成的一種壩型,是土石壩的一種。因為堆石體是透水的,故需要用土、混凝土或瀝青混凝土等材料作為防滲體。
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堆石壩的特點
(1)碾壓堆石壩具有高密度和抗剪強度,允許較陡的壩坡,節(jié)省填筑量,減少壩底寬度和輸泄水建筑物長度,實現(xiàn)緊湊布局和工程量減少。
(2)堆石體可分區(qū)施工,不同區(qū)域可采用不同壓實度和石料要求,利用開挖石料降低成本。面板堆石壩施工受氣候影響小,可穩(wěn)定進行。
(3)碾壓堆石壩沉降變形小,運行和維護簡便。
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