[实用新型]拱坝与基岩连接的半径向开挖拱端结构

说明书

本实用新型公开了一种拱坝与基岩连接的半径向开挖拱端结构；它包括拱坝和设置在拱坝的两个拱端的拱座；所述拱坝的拱坝中心线与两端拱座相交的形成的中心接触点；所述拱坝的上游侧与两端拱座相交形成的上游接触点，所述中心接触点与上游接触点的之间，拱坝和拱座形成接触面为第一圆弧面；所述第一圆弧面与拱坝中心线的径向线相切；所述拱坝下游侧与拱座的接触面向下延长且该延长的端点与所述拱坝的下游侧的加厚起点连接形成第二圆弧面；所述第二圆弧面与拱坝中心线的径向线相交。本实用新型拱圈中心线上游的拱端采用圆弧型式，既有利于拱端的传力，又形成了半径向开挖，有利于减少坝体上游面岩体开挖量。

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程拱坝，具体涉及一种拱坝与基岩连接的半径向开挖拱端结构及其开挖方法。

背景技术

拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分荷载传给河谷两岸的基岩。拱坝的水平剖面由曲线形拱构成，两端支承在两岸基岩上。竖直剖面呈悬臂梁形式，底部坐落在河床或两岸基岩上。拱坝一般依靠拱的作用，即利用两端拱座的反力，同时还依靠自重维持坝体的稳定。

拱端与基岩的接触面一般开挖成全半径向的，以使拱端推力接近垂直于拱座面(如图1)。在坝体的下部拱圈，当按全半径向开挖将使上游面岩体开挖过多，因此从节约开挖量的角度出发，拱端与基岩的接触面可采用半径向开挖(如图2)，即拱圈中心线上游开挖面向河床旋转一个角度，拱圈中心线下游开挖面仍采用径向开挖，故称为半径向开挖，半径向开挖可节约拱坝上游面的开挖面积(如图2)。

从拱坝的应力状态来看，拱端的上游面出现拉应力、下游面出现压应力，因此，拱端结构的优化方向有点：

1)上游面自坝顶往下由全半径向拱座渐变为半径向拱座；

2)为较少下游面的压应力，适当加厚拱端下游。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种拱坝与基岩连接的半径向开挖拱端结构及其开挖方法。

为实现上述目的，本实用新型所设计一种拱坝与基岩连接的半径向开挖拱端结构，它包括拱坝和设置在拱坝的两个拱端的拱座；所述拱坝的拱坝中心线与两端拱座相交的形成的中心接触点；所述拱坝的上游侧与两端拱座相交形成的上游接触点，所述中心接触点与上游接触点的之间，拱坝和拱座形成接触面为第一圆弧面；所述第一圆弧面与拱坝中心线的径向线(该径向线为拱坝与拱座的接触面)相切；所述拱坝下游侧与拱座的接触面向下延长且该延长的端点与所述拱坝的下游侧的加厚起点连接形成第二圆弧面；所述第二圆弧面与拱坝中心线的径向线相交。

进一步地，所述第一圆弧面的半径R1为1-2倍的拱冠厚度。

再进一步地，所述第一圆弧面的起点与终点连成的直线与所述拱坝中心线的径向线之间的夹角α为5-15°。

再进一步地，所述第一圆弧面的起点与终点连成的直线与所述拱坝中心线的径向线之间的夹角α为10°。

再进一步地，所述第二圆弧面的加厚起点距拱端的垂直距离为0.5-1倍的拱冠厚度。

再进一步地，所述第二圆弧面的半径R2为2-3倍的拱冠厚度。

上述拱坝与基岩连接的半径向开挖拱端结构的开挖方法，包括以下步骤：

1)根据拱座的地质条件选择拱坝和拱端的位置；

2)结合拱坝的受力状态，选择拱端半径向开挖的位置及圆弧半径；

3)设置半径向开挖的夹角；

4)对拱坝的下游面采用圆弧加厚方法，改善拱坝下游面受力状态。

作为优选方案，所述步骤2)中，拱端半径向开挖的位置为拱坝中心线，第一圆弧面的半径为1-2倍的拱冠厚度。