重力拱坝

重力拱坝（gravity-arch dam）是指既靠坝的自重，又靠拱的作用来保持坝体稳定的拱坝。兼有重力坝和拱坝的受力特点，坝体承受的荷载大部分借悬臂梁的作用传给坝基；小部分借拱的作用传给两岸。一般修建在宽高比为3.0～4.5的宽河谷中。拱的作用较小，故坝底厚度一般为坝高的35%～60%。

拱形重力坝（curved gravity dam）指平面上呈拱形的整体式重力坝。依靠自重来维持坝体稳定，拱的作用仅提高抗滑稳定的安全度，有时用以加长溢流前缘。工作原理与一般重力坝基本相同。

重力拱坝在拱坝中属较厚实的一种坝型。它的主要优点是：

①兼有拱坝及重力坝的优点，安全性较高，对抗御超标准洪水或意外荷载潜力较大；

②便于在坝体内布置泄水孔及坝顶溢流；

③便于在坝下游面设置厂房；

④坝体应力及渗透压力比降较低；

⑤有时为适应地形、地质上的需要，还可调整体型结构，降低坝基应力，以满足坝址地质要求。如美国胡佛坝地质差，要使221m的大坝最大坝基应力控制在3MPa以下，才采用了这种坝型。

重力拱坝的应力及稳定分析方法与拱坝相同，因坝体厚度较大，温度及渗透压力对坝体影响较大，一般应予考虑。由于重力拱坝主要依靠梁的作用即以重力作用为主，故稳定问题显得更重要。

1、拱座稳定分析

采用刚体极限平衡法，按承载能力极限状态计算，要求抗力大于作用力。

2、沿坝基的浅层稳定分析

采用刚体极限平衡法，按承载能力极限状态力计算，利用抗剪断强度的计算公式，要求抗力大于作用力。

3、坝体应力控制标准

按承载能力极限状态力计算，采用拱梁分载法及有限元法计算，要求抗力大于作用力。坝基岩体静态物理力学参数见下图，坝基岩体动态变模的标准值可较其静态标准值提高30%。^[1]

静态物理力学参数

在枢纽布置时，曾研究过多种坝型，根据河床与近河床的地质情况，最后选定了重力拱坝。

隔河岩坝址为一不对称河谷，左岸高程150m以上地形平缓低矮，为了改善修建拱坝的河谷地形和提高下部拱坝高度，避免拱坝顶部重力坝过高，在设计中，在左岸坝肩（高程126~138m建基面上）设置重力墩。重力墩由4个坝段组成，由于重力墩左段为垂直升船机，从稳定和应力条件看，不宜作得过高，只宜承受150m以下拱推力，因此，将高程150m以下的横缝进行灌浆连成整体，承受拱坝推力，高程150m以上的横缝不灌浆，成为重力坝。重力墩底部尺寸顺轴向87m，垂直轴向约81m。河床主体为上重下斜拱式重力拱坝，两岸为重力坝的综合坝型。影响两岸拱座稳定的软弱结构面采用阻滑键、传力柱及加强山体内部排水等措施进行处理。

重力拱坝的封拱高程左岸为150m，河床为180m，右岸为160m，上游坝面采用铅直圆弧面，外半径为312m。下游坝坡上部重力坝为1∶0.7，下部重力拱坝为1∶0.5，其间用铅直线连结。拱圈平面内弧采用三心圆，靠近拱冠部位采用定圆心大半径等厚圆拱，拱端部位采用变圆心小半径贴角加厚，坝坡随之变为1∶0.75，顶拱中心角80°。

隔河岩重力拱坝体形有如下特殊性：

1、拱坝封拱高程不在坝顶，且封拱高程不在同一高程上，在重力拱坝的上部有一个较高的重力坝，随着封拱高程的不同，重力坝的高由26~56m，下部重力拱坝在立面上形成一个竖向斜拱，这样，一方面扩大了整体联合受力作用，另一方面又使结构近乎对称。斜拱式结构较封拱高程全为150m的平拱方案，其最大拉应力可减少25%~30%，使坝体拉应力能满足规范要求。

2、拱坝顶拱中心角为80°，比规范规定的90°~110°偏小，拱坝设计较扁平，这主要是为了适应坝身宣泄大流量洪水的要求。隔河岩大坝泄洪流量高达20000m^[2]