作用在拱坝上的荷载主要有:水压力(静水压力和动水压力)、温度荷载、自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力和地震荷载(地震惯性力和地震动水压力)等。一般荷载的计算方法与重力坝基本相同,这里只强调作用的拱坝上荷载的某些特点。
1、自重荷载
对薄拱坝而言,自重的影响很小,几乎可忽略不计,对中等厚度拱坝和重力拱坝来说,应考虑自重的作用,自重荷载由梁承担。
2、水平径向荷载
主要为静水压力,其次有泥沙压力、浪压力、冰压力等,由拱和梁共同承担。分担荷载的比例须通过荷载分配的方法来划分。
3、温度荷载
这是拱坝设计中的主要荷载之一,在水压力和温度荷载共同引起的径向变位中,温度荷载约占据1/3至1/2,对坝顶部分的影响更大。通常假定温度荷载由拱圈承担。产生温度荷载的两个原因是:
(1)混凝土施工过程中水化热的散发;
(2)外界气温的变化。
封拱温度:选用下游以年平均气温、上游以年平均水温作为边界条件,求出此时的坝体温度场作为稳定温度场。工程中,一般选在年平均气温或略低时进行封拱。
温升:温度高于封拱温度。温升对坝肩稳定不利,对应力有利;
温降:温度低于封拱温度。温降对坝肩稳定有利,对应力不利。
荷载组合
拱坝设计荷载组合可分为基本组合和特殊组合二类。
(一)基本组合
有以下几种情况:
1、水库正常蓄水位及相应的尾水位和设计正常温降,自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力。
2、水库死水位(或运行最低水位)及相应的尾水位和此时出现的设计正常温升,自重,扬压力(或不计),泥沙压力,浪压力。
(二)特殊组合拱坝
分以下几种情况:
1、校核洪水位及相应的尾水位和此时出现的设计正常温升,自重,扬压力,泥沙压力,动水压力,浪压力。
2、基本组合1+地震荷载。
3、施工期的荷载组合,包括接缝未灌浆和分期灌浆两种情况。
(1)接缝未灌浆
①自重;
②遇施工洪水时的静水压力加自重。
(2)分期灌浆
①自重及接缝灌浆部分坝体浊度荷载(设计正常温升或设计正常温降);
②遭遇施工洪水时,静水压力,自重及接缝灌浆部分坝体温度荷载(设计正常温升)。