重力坝和拱坝的区别

2023年08月01日 17:18

  重力坝和拱坝是两种不同的坝型,但这两种坝型在不同的工程中又有各自不同的应用。重力坝和拱坝在工程中经常被同时应用,因此在工程实践中常常会碰到这两种坝型。它们虽然都是用来修建大坝,但对于重力坝和拱坝,它们的主要区别是在工作原理、计算方法和适用范围上不同。

  一、工作原理

  重力坝的工作原理是依靠坝体重量来维持自身的平衡,这就是所谓的“自重平衡”。即当坝体承受的重力达到一定数值时,坝体就会稳定,从而达到阻止水流对坝体的冲刷,保证大坝安全的目的。

  而拱坝是利用拱座及拱圈对坝体自重的分担来维持自身平衡的。当拱座承受了很大一部分重力时,拱与拱之间以及拱座和岩体之间将产生较大的剪应力、拉应力和压应力,从而使拱座产生很大的弯矩。因此,拱坝必须在结构上采取措施,以消除这种不利影响。

  二、计算方法

  1.重力坝的计算方法,通常采用应力分析方法。在设计阶段,对于大跨度或大高度的重力坝,需进行拱坝部分的应力分析,以判断是否满足安全要求。

  2.拱坝的计算方法,在设计阶段,通常采用有限元计算方法。但在实际工程中,往往要考虑拱坝与地基、坝体和两岸基础之间的相互作用,因此要进行复杂的有限元分析。

  3.对于重力坝,通常采用传统的设计方法计算大坝各部位的应力。根据规范要求,还需对大坝进行稳定分析和稳定复核。

  4.对于拱坝,需要考虑坝体应力、坝体位移、拱圈变形和周边支承的影响。由于拱坝与地基接触面积很小,因此在设计阶段需要考虑地基处理。

  三、适用范围

  重力坝的最大优点是能够在坝高较低的情况下修建,即坝体材料抗压强度较高,坝体应力水平较低。因此,在坝高小于100米、坝基地质条件良好的平原河流或河床中修建重力坝,既经济又安全可靠。因此,重力坝常用于河道简单、两岸地形地质条件较好的平原河流或河床中。

  拱坝一般不适用于河床地形地质条件复杂的河流,因为它所能承受的最大应力远小于抗拉强度。此外,拱坝对坝基地质条件要求较高,特别是对于覆盖层较厚的拱坝,对坝基地质条件要求更加严格。由于重力坝和拱坝各自的优点不同,因此在不同的工程中可以根据实际情况采用不同的坝型。

  四、施工难度

  重力坝是依靠自身的自重和混凝土的强度来承受水压力和扬压力,因此其施工难度较小,可利用坝体自身的重力进行施工,而且施工速度较快,其建设成本也相对较低。

  拱坝则是通过拱的作用将水的压力传递给两侧的岩石,从而起到挡水和分水作用,因此其施工难度较大。而且拱坝是利用拱圈和坝体混凝土一起受力,因此在施工过程中需要先进行拱圈的施工,再进行坝体混凝土的施工。

  从上面分析可以看出,重力坝和拱坝在工作原理、计算方法、适用范围和施工难度等方面均存在明显的区别。因此在实际工程中如果需要修建重力坝或拱坝,需要根据不同的坝型综合考虑各项因素进行选择。

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