第四章拱坝
一、填空题
1.拱坝是一空间壳体结构,其坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的_水平拱圈和一系列竖向__悬臂梁_所组成,坝体结构既有拱作用又有梁作用，因此具有双向传递荷载的特点。
2.拱坝所承受的水平荷载一部分由__拱__的作用传至两岸岩体，另一部分通过__梁_的作用传到坝底基岩，拱坝在外荷载作用下的稳定性主要是依靠__两岸拱端__的反力作用，并不完全依靠坝体重量来维持稳定。这样就可以将拱坝设计得较薄。
3.拱结构是一种_推力结构_，在外荷作用下内力主要为__轴向力_，有利于发挥筑坝材料（混凝土或浆砌块石）的抗压强度。
4.拱坝坝身不设__永久伸缩缝_，其周边通常是固接于基岩上，因而_温度变化_和__基岩变形_对坝体应力的影响较显著，设计时，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作为一项主要荷载。
5.拱坝理想的地形应是左右两岸_对称_，岸坡_平顺_无突变，在平面上向下游 收缩_的峡谷段。
6.坝址处河谷形状特征常用河谷的__宽高比_及_河谷断面形状_两个指标来表示。
7.拱坝的厚薄程度，常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值，即_厚高比“T／H”来区分。
8.拱坝理想的地质条件是；基岩_均匀、坚固完整、有足够的强度、透水性小和耐风化等。
9.拱坝按拱坝的曲率分__单曲拱坝__、_双曲拱坝_。
10.拱坝按水平拱圈形式分可分为_单心圆拱坝_、多心圆拱坝_、_变曲率拱坝__。
11.静水压力是坝体上的最主要荷载，应由拱、梁系统共同承担，可通过_拱梁分载法_来确定拱系和梁系上的荷载分配。
12.混凝土拱坝在施工时常分段浇筑，最后进行__灌浆封拱_，形成整体。
13.温降时拱圈将缩短并向下游变位，由此产生的弯矩、剪力及位移的方向都与库水压力作用下所产生的弯矩、剪力及位移的方向___相同__，但轴力方向__相反_。
14.当坝体温度高于封拱温度时，称温升，拱圈将伸长并向上游变位，由此产生的弯矩、剪力和位移的方向与库水压力所产生的方向_相反_，但轴力方向则___相同_。
15.拱坝坝身的泄水方式有：__自由跌流式__、__鼻坎挑流式__、_滑雪道式_及坝身泄水孔__等。
16.水流过坝后具有___向心集中__现象，水舌入水处单位面积能量大，造成集中冲刷，因此消能防冲设计要防止发生危害性的河床集中冲刷。
17.拱坝坝基的处理措施有坝基开挖、__固结灌浆___、_接触灌浆__、_防渗帷幕灌浆_、坝基排水、断层破碎带或软弱夹层的处理、高边坡处理等。
18.在防渗帷幕下游侧应设置__排水孔幕_，以减小坝底扬压力。
二、单项选择题
1.下列说法正确的是（A ）
A、对于一定的河谷、一定的荷载，当应力条件相同时，拱中心角2φA 愈大（即R愈小），拱圈厚度T愈小，就愈经济。
B、很大的中心角容易满足坝肩稳定的要求。
C、当拱厚T一定，拱中心角愈小，拱端应力条件愈好
D、从经济和应力考虑，采用较小中心角比较有利。
2．在V形和接近V形河谷中，多采用（D）
A、等半径拱坝。B、等中心角拱坝。
C、变半径、变中心角拱坝。D、双曲拱坝。
3．（C ）应力分析方法假定坝体由若干层独立工作的水平拱圈叠合而成，每层拱圈可作为弹性固端拱进行计算。
A、有限元法。B、拱梁分载法。
C、纯拱法。D、壳体理论计算方法。
4．（C ）泄洪方式，其溢流面曲线由溢流坝顶和紧接其后的泄槽组成。
A、自由跌流式。B、鼻坎挑流式。
C、滑雪道式。D、坝身泄水孔式。
三、名词解释
1．拱冠梁
答：位于水平拱圈拱顶处的悬臂梁称为拱冠梁。
2．双曲拱坝
答：双曲拱坝在水平断面和悬臂梁断面都有曲率，拱冠梁断面向下游弯曲，适用于V形河谷或岸坡较缓的U形河谷
3．封拱温度
答：拱坝系分块浇筑，经充分冷却，当坝体温度降至相对稳定值时，进行封拱灌浆，形成整体，在封拱时的坝体温度称作封拱温度。
4．温度荷载
答：拱坝为超静定结构，在上下游水温、气温周期性变化的影响，坝温度将随之变化，并引起坝体的伸缩变形，在坝体内将产生较大的温度应力。
5．拱冠梁法
答：拱冠梁法是一种简化的拱梁分载法，计算时，只取拱冠处的一根悬臂梁为代表与若干层水平拱圈组成计算简图，并按径向位移一致条件，对拱梁进行荷载分配。
6．滑雪道泄洪
答：滑雪道式泄洪是拱坝特有的一种泄洪方式，在溢流面曲线由溢流坝顶和紧接其后的泄槽组成，泄槽通常由支墩或其它结构支承，与坝体彼此独立。
7．重力墩
答：重力墩是拱坝的坝端处的人工支座，对形状复杂的河谷断面，通过设重力墩改善支承坝体的河谷断面形状，它承受拱端推力和上游库水压力，靠本身重力和适当的断面来保持墩的抗滑稳定。
四、简答题
1、拱坝对地形和地质条件的要求？
答：拱坝对地形条件的要求是：左右岸对称；岸坡平顺突变；在平面上向下游收缩的峡谷段，坝端下游侧要有足够的岩体支承。
地质条件是：基岩均匀、坚固完整、有足够的强度、透水性小和耐风化等。
2、拱坝的特点有哪些？
答：拱坝的特点：①稳定特点。拱坝的稳定主要依靠两岸拱端的反力作用为持稳定。对地形、地质条件要求较高，对地基处理要求也高。②结构特点。抗震
性能好，超载能力强，安全度高。能充分发挥混凝土的抗压强度，体积小。③荷载特点。温度荷载和地基变形对坝体应力影响较大。
3、拱坝按曲率和水平拱圈形式各分为哪些类型？
答：按曲率分：单曲拱坝；双曲拱坝
按水平拱圈分：圆弧拱坝；多心拱坝；变曲率拱坝，包括椭圆拱坝、物线拱坝等。
4、拱圈中心角如何确定？
答：从经济和拱圈应力的角度来分析，采用较大中心角比较有利，对于一定的河谷，一定的荷载，当应力条件相同时，最经济的中心角为133°34′，但从坝肩稳定来考虑，过大的中心角将使拱端内弧面切线与岩面等高线的夹角减小，对拱座稳定不利。实际工程中，一般拱顶中心采用90～110°，底拱中心在50～80°之间。
5、为什么左右对称的V形河谷最适宜发挥拱的作用？
答：因为V形河谷靠近顶部虽然跨度较大但水压强度小，因而厚度可较薄，在靠近底部水压强度最大，但拱跨短，因而厚度仍可较薄，这样整个坝体都可做得较薄，拱内力主要是轴力，弯矩较小，因此可利用砼的抗压能力大的特性将巨大的水平水压力通过较薄的水平拱圈传给两岸山体。
6、作用于拱坝的荷载主要有哪些？
答：作用于拱坝的荷载主要有：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。
7、拱坝为什么在稍低于年平均温度时进行封拱？
答：在稍低于年平均温度时封拱，建成后有利于降低坝体拉应力，避免频繁出现温升温降对坝体的应力以及坝肩稳定造成不利影响。
8、简述温度变化对拱坝内力及坝肩稳定的影响。
答：当坝体温度低于封拱温度称温降，拱圈将缩短并向下游变位，由此产生弯矩，剪力及位移的方向都与库水压力作用下所产生的弯矩、剪力及位移的方向相同，对坝体应力不利。当坝体温度高于封拱温度时称温升，将使拱端推力加大，对坝肩稳定不利。
9．拱坝坝肩稳定分析目前常用什么方法？其基本假定是什么？
答：拱坝坝肩稳定分析目前常用的方法是：刚体极限平衡法
其基本假定是：①将滑移体视为刚体，不考虑各部分间的相对位移
②只考虑滑移体上力的平衡，不考虑力矩的平衡
③忽略拱坝的内力重分布的作用，认为作用在岩体上的力系为定值
④达到极限平衡状态时，滑裂面上剪力方向将与滑移的方向平行，指向相反，数值达到极限值。
10．通过坝肩稳定分析，如发现局部或整体稳定性不能满足要求时，可采取哪些工程措施？
答：①加强地基处理，通过挖除某些不利的软弱部位和加强固结灌浆等坝基处理措施来提高基岩抗剪强度。
②加强坝肩岩体的帷幕灌浆及排水措施，减小岩体内的渗透压力；
③将拱端向岸壁深挖嵌进，以扩大下游的抗滑岩体，也可避开不利的滑裂面。 ④改进拱圈设计，如采用三心圆拱或抛物线等，使拱推力尽可能转向正交于安坡；
⑤如坝基承载力较差，可采用局部扩大拱端厚度，增设重力墩等措施。
11．拱坝坝身泄流方式有哪几种？各自的优缺点是什么？
答：自由跌流式：单宽泄量小，落水点距坝趾较近
鼻坎挑流式：落水点距坝趾较远，泄流量大，但结构复杂，施工困难。 滑雪道式：落水点距坝趾较远，落差大，挑距远，泄量大，拱坝较薄。结构复杂，施工困难
坝身泄水孔式：压力流，流速大，挑距远，结构复杂，施工困难。
12．拱坝坝体为什么分缝？有几种类型？接缝如何进行处理？
答：拱坝坝体不设永久性横缝，为便于施工期间混凝土散热和降低收缩应力，防止混凝土产生裂缝，需分段浇筑，各段之间应设收缩缝，收缩缝有横缝、纵缝。接缝应预埋灌浆系统。
