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大头坝

由扩大的支墩头部挡水的支墩坝。大头坝用混凝土或浆砌石建造。大头坝的体型类似宽缝重力坝。大头坝与宽缝重力坝比较,挡水部分受力条件较好;上游坝坡较缓,可利用较多的水重;支墩间的空腔较大,坝基天然排水效果较好,故坝体工程量较少。1927年墨西哥修建的顿·马丁(Don Martin)坝是世界最早的大头坝。

由扩大的支墩头部挡水的支墩坝。大头坝用混凝土浆砌石建造。大头坝的体型类似宽缝重力坝。大头坝与宽缝重力坝比较,挡水部分受力条件较好;上游坝坡较缓,可利用较多的水重;支墩间的空腔较大,坝基天然排水效果较好,故坝体工程量较少。

1927年墨西哥修建的顿·马丁(Don Martin)坝是世界最早的大头坝。1935年后,大头坝发展较快,坝的高度也不断增加,1962年日本建成的畑薙第一坝,坝高125米;1982年巴西—巴拉圭兴建的伊太普水电站大坝,坝高196米,双支墩,坝段宽度34米,坝内设有直径10.5米的引水钢管。1958年中国建成的磨子潭大头坝,坝高82米,双支墩,坝段宽度18米。以后中国又修建了柘溪、新丰江、桓仁、双牌、涔天河、沅口等大头坝。

头部型式主要有平头式、圆头式和钻石头式(见图)。常采用的是钻石头式。支墩型式有单支墩和双支墩。坝的下游面有开敞的,也有封闭的。当全部封闭时,便于布置溢流堰面和挑流鼻坎,增加支墩的侧向稳定性;还可减少支墩内外温差等。梯形坝也可视为大头坝的一种型式。溢流大头坝可采用较大的单宽流量,一般已达100~120米3·秒-1·米-1。大头坝内可设断面较大的引水或泄水孔道。

大头坝头部型式图

坝的基本剖面是在满足抗滑稳定和强度要求下确定的。可以通过优化设计选择上下游坝坡、支墩厚度或空心度(即坝段宽度与支墩折算的平均厚度的比值)。一般上下游坝坡为1∶0.4~1∶0.6,空心度为1.5~2.0,坝段宽度一般为15~22米,还可根据布置需要加大。为满足布置进水口或溢流孔口的需要,上下游坝面可作成适当的折坡。

大头坝常取一个坝段作为计算单元。其抗滑稳定计算与宽缝重力坝相同(见重力坝抗滑稳定)。支墩应力计算有材料力学法、弹性力学法及有限单元法等,可依设计精度要求选择。头部应力可作为平面问题用有限单元法计算或进行结构模型试验。对头部及应力尺寸应加以慎重研究。坝高在100米以上时,需作支墩纵向弯曲稳定验算。

大头与支墩间设施工缝,缝内设键槽和联系钢筋。坝段之间一般设伸缩缝(见坝体分缝)。有时因需要可在缝内进行部分或全部灌浆。当支墩较长时,需设置适当的纵缝(见坝体分缝)。大头坝要求建于良好的岩基上,并进行帷幕灌浆固结灌浆,设置基础排水。帷幕灌浆和基础排水可在廊道(见坝内廊道)内进行。