毕业设计
由4?2得 Tc=0.0145(2×124.0+88)=4.87m 由4?3得 Tc=0.4+0.01(200.0+3×88)=5.04m 由于该坝上没有交通要求，根据上面的数据取Tc=5.0m。
4.1.2.3 坝底厚度TB
求坝底厚度TB的时候用下面的经验公式。
任德林公式：当H=60~100m，L/H =0.8~3.5时。
L0.6322H)?H1000）H （4?4） TB=（0.0382
(美国垦务局经验公式：
TB=
3H1220.0012HL1L2() （4?5）
122H朱伯芳经验公式：
TB=
K(L1?Ln?1)H??? （4?6）
式中 L、H 的意义同前。
L1——为第一层拱圈的弦长，等于Lc。
L2——为0.15H处拱圈的弦长，现取为与Lc同长。 Ln?1——为到数第二层处的拱圈弦长，现取为与Lc同长。
2000.6322?88)?1000）=21.73m 由4?4得：TB=88×（0.038288(由4?5得： L2可拟L2=L1，再折减。
8888)122=14.94m TB=30.0012?88?200?200(122由《钢筋混凝土结构学》中查得???Min=0.5Mpa. L2可拟L2=L1，再折减。 由4?6得： TB=
0.35?(200?200)?88=24.64m
50013
毕业设计
由4?5得到的数据太小，现在不考虑，只比较4·4式和4·6式的数据。由于4·6
T22中的数据要折减，故选择TB=22.0米。则厚高比==0.25，属于中厚拱坝。
H88拱坝的类型可以分为四种。
分别是按坝高、厚高比、曲率、水平拱圈形式这四种形式。 具体的分类标准请参照参考书。
4.1.3 拱冠梁剖面设计 4.1.3.1 基本原则
拟定双曲拱坝拱冠梁剖面时应遵循的原则是： ? 控制梁的自重拉应力不超过允许值， 一般为0.3~0.5MPa.
? 控制坝面倒悬度不超过允许值，整 体为0.3:1，局部在（0.2~0.25）:1范围内。
? 坝体轮廓线应光滑连续。
xy? 本设计拱冠梁上下游面的曲线采用单圆弧。 图 4·1 坐标轴 ? 所采用的坐标轴如图4·1所示。
4.1.3.2 拱冠梁剖面设计的方案选择
方案一：美国垦务局方案
表4·1 美国垦务局方案三点定圆表格
高程 坝顶 0.45H 坝底 上游偏距 0 0.95TB=20.9 0.67TB=14.74 上游坐标 （0，0） (20.9，48.4) (14.74,88) 下游偏距 -5.0 0 -0.33TB=-7.26 下游坐标 （-5.0，0） (0,48.4) (-7.26,88) 方案二：任德林方案
表4·2 任德林方案的拱厚及拱冠梁断面的计算表
H T h/H x/H x T T-x 14
毕业设计
20 40 60 80 88 48.4 Tc+0.257?T Tc+0.489?T Tc+0.684?T Tc+0.906?T 0.227 0.455 0.682 0.909 0.064 0.109 0.125 0.113 0.098 0.119 5.632 9.592 11 9.944 8.624 10.472 9.369 13.313 16.628 20.402 22 14．77 3.737 3.721 5.628 10.458 续表4.2 13.376 3．996 TB Tc+0.5755?T 1 0.55 注：?T=TB-Tc=17.0m。其中离坝顶48.4m处的数据由40、60之间的数据内插而得。
从表4·2中拿出88与48.4处的上下游偏距来求三点定圆方程。为便于分析比较，取数据的位置和美国垦务局方案一样。数据如表4·3所示：
表4·3 任德林方案的数据表
高程 坝顶 0.45H 坝底 上游偏距 0 10.472 8.624 上游坐标 （0，0） (10.472，48.4) (8.624,88) 下游偏距 -5.0 -4.3 -13.376 下游坐标 （-5.0，0） (-4.3,48.4) (-13.376,88) 从表4·1以及表4·3中的坐标可以看出来，美国垦务局的方案求的拱冠梁较瘦，应力条件好，倒悬度高。任德林方案较胖，适合砌石坝设计，应力条件差，倒悬度小。为了满足倒悬度小而应力条件又不至于太差，采用折中方案。在0.45H，坝底处，上下游面的坐标都采用两者的平均值，故求的坐标如表4·4所示。
表4·4 折中方案的三点定圆数据表
高程 坝顶 0.45H 坝底 上游偏距 0 15.686 11.682 上游坐标 （0，0） (15.686，48.4) (11.682,88) 下游偏距 -5.0 -2.15 -10.318 下游坐标 （-5.0，0） (-2.15,48.4) (-10.318,88) 把折中方案的上下游坐标代进圆的方程(x?a)2?(y?b)2?R2得：
15
毕业设计
?a2?b2?R2?a??94.25??上游面：?(15.686?a)2?(48.4?b)2?R2 ??b?57.29
?R?110.29?(11.682?a)2?(88?b)2?R2??所以上游面的圆方程为：(x?94.25)2?(y?57.29)2?110.292。
222ìì?a=-171.59(5.0+a)+b=R?????222下游面：? ?(2.15+a)+(48.4-b)=Ríb=34.09 í???222??(10.318+a)+(88-b)=R???R=170.04??所以下游面圆的方程为：(x?167.24)2?(y?34.36)2?165.842。 由TB，Tc，H以及上下游面的圆弧方程可绘制出拱冠梁剖面图。 从拱冠梁剖面上可量得：T1=5.0m，T2=11.7m，T3=16.3 m，
T4=19.5m，T5=21.5m，T6=22m。
方案三：上游面定为二次抛物线x?ay2?by?c，把他得到的曲面与折中方案的比较，简图如图4·3所示
dx当y??1H时，=0
dyx当y?H时，x??2TB
当y?0时，x?0 ?1H H?1=0.62，?2在0.30~0.60之间取值，
本设计取?2=0.5。 y?a??0.0059?则可求的?b?0.65 图 4·3 抛物线方案简图
?c?0?则上游面抛物线方程为：
x??0.0059y2?0.65y
把该方案上游面和这种方案的上游面曲线比较，可得折中方案是比较合理的，起主要表现在以下几个方面，如表4·5所示。
表4·5 倒悬度比较表
高程 折中方案 抛物线方案 16
毕业设计
上游偏距 坝顶 0.45H 坝底 0 倒悬度 小 上游偏距 0 倒悬度 大 15.686 11.682 小 17.9 11 大
? 从上表中可以看出，抛物线方案中的拱冠梁剖面比折中方案的胖，造成了材料的浪费。
? 抛物线方案局部倒悬度大，应力条件差。 ? 折中方案为圆弧曲面比拱坝施工简单。
从上面比较可以看出，这种方案是比较合理的。
4.2 拱坝的平面布置
4.2.1 基本原则及假定 4.2.1.1 基本原则
? 控制梁的自重拉应力不超过允许值，一般为0.3~0.5Mpa.
? 控制坝面倒悬度不超过允许值，整体为0.3:1，局部在（0.2~0.25）:1范围内。 ? 坝体轮廓线应光滑连续。? 坝体与基岩的接触线应光滑连续。
4.2.1.2 假定
? 前面各拱圈拱端之间的距离在这里仍然适用。
T3=16.3T2=11.78米，?沿用前面的6拱5不等段法，各高程处的拱厚为T1=5.0米，
米，T4=19.5米，T5=21.5米，T6=22米
4.2.2 拱圈中心角的确定
在外荷载和河谷形状都相同的情况下，拱圈中心角2?A越大，拱端应力越小，应力条件越好。若按与工程实际更为接近的两端固端拱计算，当中心角2?A?120°时，拱圈截面将不出现拉应力。因此，从减少拱圈厚度，改善坝体应力考虑，选较大的中心角是比较有利的。但从稳定条件考虑，选用过大的中心角将较难满足坝肩的稳定要求。
17