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现代拱坝设计中，顶拱圈的中心角多为75°~110°之间，底拱中心角一般取50°~80°。
11~32拱圈处。 拱坝的最大应力常出现在坝高的。
本设计根据以上情况及地质地形资料，定底拱中心角=顶拱中心角=80°。拱圈内外半径如表4·6所示
表4·6 中心角选取和内外半径计算表 高程? 拱圈厚T 初拟中心角? 外半径Ru 内半径Rd 620 5．0 80° 156.25 151.25 600 11.7 80° 131．0 119．3 580 16.3 80° 109．9 93．6 560 19.5 80° 84．2 64．7 540 21.5 80° 55．7 34．2 532 22 80° 53.28 31．28 注： Ru=
L2sin?2，Rd=Ru-T
现把四个方案各拱圈各层中心角和半径列表如表4·7所示。
表4·7 五个方案的中心角及半径汇集表 方案 高程 中心角 620 方 案 一 600 580 560 540 532 620 方 案 三 600 580 560 540 532 80° 80° 80° 80° 80° 80° 85° 85° 85° 85° 85° 85° 外半径 147．79 131．0 109．9 84.2 55．7 53．28 147.06 124．1 103．8 79．3 51．4 50．696 内半径 142．99 119．2 方 93．7 64．9 33．9 31．28 142.06 112．42 方 87．47 59.76 29．86 28．696 18
方案 高程 中心角 620 600 580 560 540 532 620 600 580 560 540 532 75° 75° 75° 75° 75° 75° 90° 90° 90° 90° 90° 90° 外半径 163.93 138．1 115．3 88．7 58．4 56．262 140.8 134．35 104.9 87.7 71.4 65.8 内半径 158.93 126．42 98．97 69．16 36．86 34．262 13508 122.67 88.57 68.16 49.86 43.8 案 二 案 四 毕业设计
620 方 案 五 600 580 560 540 532 80° 80° 80° 80° 80° 80° 147.79 130.7 109.2 84.2 55.4 53．28 115.4 118.4 92.5 64.4 34 31.28
4.2.3 拱圈的平面布置
拱坝平面布置的方法及步骤如下：
? 定出坝址，可利用基岩面等高线地形图，这个工作前面已经作完。
? 定出拱坝的对称中心线，该中心线即为顶拱外弧对应弦的垂直平分线。做法：将顶拱外弧（拱坝轴线）和它的垂直平分线绘制在透明纸上，在地形图上移动调整位置，使拱轴线与等高线在拱端处的夹角不小于30°~35°，并使两端夹角大致接近（且注意使拱轴的垂直平分线与河谷中心线大致重合。）
? 根据顶拱的厚度可以绘制出内弧。
? 其他拱圈的布置方法。做法：在顶拱的垂直平分线上量取该处的偏距（T21=10m，
T31=14.9m，T41=16.1m，T51=13.8m，T61=11.7m。），然后确定一点，再从该处往回量
取外半径的长度，则就确定了该层拱圈的圆心，再根据中心角绘制出来该外弧和内弧。
? 悬臂梁截片检查，由于该拱坝对称性较好，在左不拱切取三个悬臂（不包括拱冠梁），检查坝面是否光滑，倒悬度是否满足施工要求。
? 根据以上布置的尺寸，计算坝体工程量，以做出不同方案比较的依据。由于拱坝应力计算程序在进行计算的同时，也算出了坝体工程量。因此，这一步骤也可由计算机自动完成。
上面五个方案的平面布置图如附图所示。其中每个图对应一个方案。从轮廓线、切片的倒悬度以及工程量判断，得出其中较优秀的方案。
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5 拱坝应力计算和内力计算
5.1 荷载和荷载组合
5.1.1 荷载
基本荷载主要有：静水压力，泥沙压力，浪压力，自重，水重，扬压力和温度荷载。 特殊荷载主要有：地震荷载，包括动水压力和地震惯性力，地震动土压力。 在基本组合中，静水压力，泥沙压力，浪压力在拱梁分载法中由拱梁共同承担。 ?静水压力、泥沙压力、浪压力中静水压力是坝体最主要的荷载。
?自重：对于分块浇注的混凝土坝，自重全部由悬臂梁承担，并不影响水平径向荷载的分配，单独计算自重应力。
?水重：一般假定有梁承担，通过梁的变化考虑对拱的影响。
?扬压力：对中厚拱坝和厚拱坝应记入扬压力作用，对薄拱坝可不计。当扬压力对拱座及坝基岩体稳定影响较大时，必须计入其作用。
温度荷载：包括沿截面厚度的平均温度变化
tmtdt，非线性温差n。
，等效线性温差
ttt一般情况下n不考虑。对于一般中小型工程d也可不考虑。在本设计中只考虑m。
荷载的具体计算方法见应力计算过程中的公式一栏。
地震荷载：拱坝的地震荷载主要包括地震惯性力、地震动水压力和地震动土压力。地震时，震波可能来自任何方向，但对拱坝影响而言，以水平方向的地震力为最大，其中又以顺河流方向和垂直河流方向的地震力最为主要。
5.1.2 荷载的组合 5.1.2.1 基本组合
? 水库正常蓄水位+设计正常温降情况
计算荷载有：自重，扬压力，泥沙压力，水压力，温降荷载。这种情况为坝体应力控制条件。
? 水库运行最低水位（死水位）+设计正常温升情况
计算荷载有：自重，扬压力，泥沙压力，水压力和相应的设计正常温升时的温度荷载。这种情况为坝肩稳定控制条件。
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5.1.2.2 特殊组合
? 非常泄洪：校核洪水位+设计正常温升情况
计算荷载有：自重，静水压力，泥沙压力和设计正常温升的温度荷载。这种情况为坝肩稳定的控制条件。
? 基本组合?+地震荷载
由于时间关系，省略浪压力和地震荷载。只计算基本组合?和特殊组合?。
5.2 应力计算方法（拱冠梁法）
5.2.1 拱冠梁法的基本原理
拱冠梁法是一种简化了的拱梁分载法，就是沿高程将坝体分成5~7层，在每层内取1米高度的水平拱圈，以及取中面宽度为1米的拱冠梁作为计算单元。根据两者交点处的径向变位一致条件建立荷载分配方程组，求解拱梁中的径向荷载分配比例，并假定荷载沿拱圈均匀分布。以一根在拱冠的悬臂梁分配到的荷载代表全部悬臂梁的受力情况，各拱圈分布到的荷载仍为径向荷载，且从拱冠到拱圈均匀分布，采用分段施工时，则自重已由梁在封拱前单独承担，通过拱圈变位考虑对梁的影响，在进行拱梁分载后计算应力时，自重、水沙重、扬压力等全部由梁承担。
5.2.2 拱冠梁法的主要步骤
? 选定若干拱圈（5~7圈），分别计算各拱圈以及拱冠梁与各拱圈交点在单位径向荷载作用下的变位，这些变位即为变位系数。
? 根据各个交点拱梁径向变位协调的关系以及各点拱梁荷载之和应等于总荷载强度的要求建立变位协调方程组。
? 将上述方程组联立求解，可以得到各点的拱梁荷载分配。 ? 根据求出的荷载分配值分别计算拱冠梁与各拱圈的内力和应力。 拱冠梁法按其荷载分配的计算方法不同可分为试载法和解联立方程法两种。
5.3 应力和内力计算过程
计算方法：利用Excel解联立方程法。
下面只打出所选方案的设计水位+温降的应力和校核水位+温升的拱端的内力。
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w?i5.3.1 计算拱冠梁在垂直力等作用下产生的径向变位
? 拱冠梁的截面常数、梁自重及其弯矩、水重及其弯矩、淤沙重及其弯矩、扬压力及其弯矩等项目的计算，详见表5·1。参数意义如图5·1所示。
? ?iw的计算表详见表5·2。
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