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水电站大坝有多种,根据抵抗水头压力的机制不同,可分为重力坝、拱坝与支墩坝。本期介绍拱坝。
拱坝(Arch Dam)
拱坝多建在峡谷地带,利用两岸坚固的岩石来承担拱坝传来的压力。
拱坝的坝面向上游方向凸起,可把上游坝面的水压力、风浪压力等通过拱的作用传给两岸岩体与坝底岩基,利用筑坝材料强度来承担上游水压。
与重力坝(gravity dam)相比,拱坝在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持,主要是利用拱端基岩的反作用来支承。拱圈截面上主要承受轴向反力,可充分利用筑坝材料的强度。因此,拱坝是一种经济性和安全性都很好的坝型。
图1-- 拱坝视图
图1是拱坝的三方向视图。左图是拱坝的侧视图,拱坝的垂直剖面也是弧形,凸起面朝向上游,坝体比起重力坝薄多了。
中间图是从下游方看拱坝,拱坝建在山谷中,两边顶住山体岩石,与拱坝接触的两边岩石称为坝肩( dam abutment),也称拱坝的整个岩石基础为拱座。
右边图是从上方看拱坝,拱坝凸起面朝向上游,上游水压作用到坝面(蓝色箭头线),拱坝两边对坝肩的作用(红色箭头线)。
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