三峽大壩為什麼不設計成弧形?(像胡佛大壩那種造型,降低水流衝擊)?

時間 2021-05-12 02:07:41

1樓:托卡馬克

郭德綱曾經說過,乙個民間科學家找火箭專家說話,說認為火箭上天要用煤,還得是好煤,這個時候只要火箭專家看他一眼都算輸了。不要用你的愛好來挑戰我吃飯的本事

2樓:

三峽大壩兩公里多寬,太寬了。

峽谷地形比較適合拱形壩,拱形壩可以充分發揮混凝土的抗壓性,壩體可以做到比較薄,但是不適合三峽那種過於開闊的河面。

金沙江梯級開發的幾個水壩都是弧形的混凝土雙曲拱壩,那裡高山峽谷,江面寬度大多500公尺以內。有烏東德(前兩天剛投產)、白鶴灘(在建)、溪洛渡三大裝機容量超過1000萬千瓦的超級電站,裝機容量均在世界前十。

烏東德大壩

烏東德大壩地形

白鶴灘溪洛渡,千萬不能讓灣灣看見這個圖,不然又要說我們的大壩要塌了俯檢視看著峽谷不明顯,實際上這些地方峽谷都很深,好幾百公尺,看江邊的盤山公路可以略微感受一下。

3樓:木有枝拾

設計大壩要根據前人的經驗來,也就是,看課本。三峽大壩的原始地形不屬於U型或V型峽谷,從受力和造價的角度分析都不適合建拱壩。

4樓:何之舟

壩型的選擇是水電站設計中最重要的基礎設計環節之一。

拱壩以及重力拱壩設計成弧形的原因是利用拱的力學特性將水推力荷載傳遞到兩岸山體中,這一基本原理使得拱壩和重力拱壩往往需要修建在狹窄的高山峽谷中,三峽大壩所在的長江幹流河段,河谷開闊,不適合修建弧形的拱壩和重力壩,即使強行修成弧形,如此大的跨度,也根本起不到將荷載傳遞到山體中這一作用。

5樓:飲馬帝國國王

拱壩會將其所承受的水荷載、水壓力均勻的傳遞給兩岸的壩基,因此對兩岸的壩基有很高的要求。所以拱壩多建造在河谷狹窄,兩岸地形陡峭山岩堅固的位置。是不宜建造在三峽這種河床寬的位址的。

建造的時候通過一次攔斷河床圍堰法導流。而三峽大壩河道太寬,流量流速太大,且有通航要求,固只能分期攔斷河床,採用混凝土重力壩,依靠自身重力維持穩定,該方法適用於三峽特點,施工速度快,費用低,且滿足通航要求。

6樓:精神抖擻的gou

三峽大壩是重力壩,依靠自身重力維持穩定

胡佛大壩是拱壩,結構上更精巧,通過拱端(壩體兩端)傳遞受力到大壩兩側的岩體維持穩定,故適合建在高山河谷

三峽大壩為重力壩主要是由其建造環境決定的,且重力壩安全可靠性高,失事率更低

7樓:村長本為刀客

這題我會一點

第一次在兩千億的專案上談笑風生

下面這個是在壩頂拍的

可以看出整個施工段地勢是很平坦的,而拱壩一般是在峽谷地段,通過拱的受力特性將水壓力傳遞到兩岸山體,

而三峽壩體附近唯一一座山體被船閘用掉了。就是下圖這個

其實題主說到了拱壩,就不得不提雙曲拱壩了,雙曲雙倍快樂,比拱壩更省錢省工期,但是得看工程環境,記得老師有講過兩個案例,先說正面的,當時採用的雙曲拱壩,後來遇到上游山體滑坡,導致整個壓力達到了設計值的十倍左右,但是大壩依舊完好無損,不過由於上游的山體泥石堆積大壩最後廢棄了。

另外乙個是反面教材,當時設計師可能跟題主一樣,只考慮到增加抗壓能力,但是忽略了位址因素,好像是沒考慮山體強度還是地基沉降來著,具體記不清了。大壩建好沒幾天,就被一場小雨沖垮了。下游幾萬人在睡夢中喪生。

聽說那個設計師還是乙個大牛來著。(原諒我記不清具體的案例名稱,因為上課的時候淨跟上面那兩個菜雞划水了)

另外題目說的胡佛大壩,其他回答提到是重力拱壩,關於這個,在三峽大壩之前建了乙個大壩來做實驗(關於公升船機的),好像叫清江水電站

就是下面這個,這個大壩修好之後上一次洩洪還是在08年。

這個就是重力拱壩

所以三峽大壩採用重力壩不是我們技術不行,是環境不允許。

8樓:figo

準確來說,胡佛大壩屬於重力拱壩。任何一座大壩的選型都必須根據河谷地形,地質等因素綜合確定。有機會再細說。

0711更新

前面好多人都提到了三峽大壩為什麼應該用重力壩壩型,我就不重複了,這裡主要想分析下胡佛大壩當時為什麼選用的是重力式拱壩。

先上兩張圖直接對比下胡佛大壩和三峽大壩的樞紐布置圖(注意看大壩兩側的河谷地形,二者差距是很大的,也是直接導致大壩體型不同的直接原因,當然還有已建工程經驗、地質條件等等)。

胡佛大壩

三峽大壩

胡佛大壩是20世紀20年代規劃設計,30年代建成的一座混凝土重力拱壩。這座壩體現了當時築壩技術的世界最高水平,重新整理了多項水利水電工程設計和施工技術記錄,對世界各國後續的壩工技術發展起到了非常重要的作用。但是由於重力拱壩這種稍顯保守的壩型,水電業界對其褒貶不一。

(注:重力壩主要是依靠大壩的重力作用在擋水條件下保證大壩的應力安全和抗滑穩定安全,而拱壩則主要通過拱效應將上游水壓力通過拱作用傳遞至兩岸山體,因此拱壩對兩岸岩體質量有嚴格要求。)

前面有人已經提到了胡佛大壩的工程重要性下面講一講胡佛大壩的基本情況和主要的設計思想。

1.胡佛大壩前的築壩水平

在工程界,已建工程經驗是影響當前工程規劃設計的重要影響因素。有沒有已建工程作為參考?突破已建工程記錄是否會帶來潛在的工程問題?這是技術決策者需要面臨的第乙個現實問題。

下表中給出了在胡佛大壩建造錢,世界上代表性拱壩的成壩情況。(這裡列出拱壩,是因為胡佛大壩壩址原本是比較適合拱壩的,後面會解釋)

胡佛大壩建壩前的代表性拱壩情況

從表中可以看出,美國本土超過100m的拱壩僅2座(表中的13和14),最高的是14號Pacoima拱壩,壩高113m。世界最高的拱壩為法國的Sautet拱壩,壩高140m。也就是說胡佛大壩建造前,拱壩築壩技術的最高水平是百公尺級的。

而胡佛大壩規劃設計的壩高為222m,達到200m級,比當時最高的大壩還提高了92m,從工程界而言這不僅是量級的改變,而是本質的改變,無同等級別工程先例可循,對設計、建造、施工都提出了極大的挑戰。另外,當時的最高壩Sautet的河谷比胡佛大壩河谷更窄,更適合建拱壩,因此胡佛大壩的河谷條件也沒有類似級別的拱壩可參考。

另外,胡佛大壩建成後水庫容積367億立方公尺,所在河流科羅拉多河對美國西南部地區和墨西哥的灌溉供水防洪等影響很大。因此工程重要性巨大,工程失事的風險大

2.工程基本情況

胡佛大壩建造於美國西部的科羅拉多河上,壩址處的河谷地形為乙個較為平直的U形河谷段,河谷底寬85m,兩岸在1000-1100ft高程以下十分陡峻,左岸約80°,右岸約70°,該高程以上岸坡逐漸變緩,左右岸分別約為45°和55°,谷頂寬約250m。河床壩基及兩岸壩肩主要由熔岩組成,岩石堅硬,除極淺的表層數公尺風化鬆弛外,節理裂隙不發育,岩體完整性較高,壩基範圍內無較大的不連續面,大壩基坑以外上下游各有一條橫河斷層,相距約270m。1000-1100ft高程處岸坡相對變緩,主要是岩性相對較差,抗風化能力弱,為角礫岩。

就壩址處的河谷條件和地質條件來看,胡佛壩址應該是比較適合建造拱壩,但是當時的建設單位美國墾務局的專家在設計之初就認定了三條原則:

(1)大壩要大體積、厚且大;

(2)壩軸線布置在2條橫河斷層之間;

(3)庫滿條件下壩體混凝土應力不超過2.87MPa(這一點可能主要是考慮當時的混凝土水平較低的現實,但是通過很多方案必選,發現這一條件並不能滿足,所以最後還是放鬆了對大壩應力控制的要求,最大容許壓應力調整為3.79MPa)。

個人認為第(1)條原則的主要原因來自於第1部分的兩個主要因素:「無同等級別工程先例可循,對設計、建造、施工都提出了極大的挑戰」,「工程重要性巨大,工程失事的風險大」,所以要求大壩要厚要大,確實有些保守。根據上述原則,最終確定的設計橫斷面如圖所示。

壩型為混凝土重力拱壩,壩高222m,壩頂寬13.7m,壩底寬202m,壩頂弧長379m,壩頂中心角138°,大壩弧高比1.71,厚高比0.

9,體型見下圖。從這裡可以看出,大壩設計的主要思想之一就是胡佛大壩的工作仍然是以垂直重力作用為主,拱作用為輔,以確保工程的絕對安全。

左圖為平面布置圖,右圖為橫剖面圖

那麼在這樣的設計原則下,胡佛大壩重力式拱壩的真實工作狀態如何呢?如下圖所示,就大壩的厚高比而言,胡佛大壩厚高比0.9,比當時已建的重力壩的厚高比都要大。

有學者通過重力壩複核計算發現,在這樣的斷面下,即使上部的拱壩部分的拱效應失效,大壩仍能以重力壩的形式正常工作,抗滑穩定和應力等均能滿足當時規範要求。

美國墾務局已建工程與胡佛大壩相關要素對比

通過拱壩力學分析表明,胡佛拱壩1/2壩高以下基本不存在拱作用,3/4壩高以上部分拱作用才有正常的發揮,1/2~3/4壩高部分拱作用逐漸加強。所以,其實來說胡佛大壩的拱作用發揮總體較弱,雖然是重力拱壩,但是仍然主要以重力壩的形式工作。但是,這樣並不是說拱型設計是瞎搞了,我們可以考慮假如大壩工作條件發生惡化,需要更多的水平向的支撐時,這時候大壩中下部的拱作用就可以發揮作用,可以在特定條件下提高安全係數。

好,總結下胡佛大壩最開始提出的問題,胡佛大壩壩址條件適用於拱壩壩型,但是建設方採用了稍顯保守的重力拱壩壩型。這是在當時的築壩水平下,結合工程條件、工程重要性等,從工程實際出發而衍生的設計理念,從工程實際出發這一點是任何時候工程師都應該學習和借鑑的。(其實這種保守設計的壩型在之後的工程中也少見,說明了其優點並不明顯,反而會帶來工程成本增加等問題。

)如果在如今的設計水平下,個人覺得胡佛大壩應該是會採用拱壩設計。

Reference:

[1] 李瓚, 胡佛大體積重力拱壩體型設計思想剖析, 西北水電(2000).

[2]水工建築物, 清華大學出版社.

9樓:呆呆

三峽的壩址位置,河床太寬,兩岸山體太低,不適合修建拱壩。

拱壩的造價低,多適合建在深V型或U型峽谷處,水壓力可通過壩體傳導至兩岸壩肩,對壩肩的岩石條件要求很高。

10樓:海生

沙雕問題!

第一主要應力是上下游水位差產生的推力,哪來的什麼水流衝擊。

第二用是否用拱壩主要看地質情況。

第三水的作用力,用哪種壩都不會減少

11樓:良金全月

專業人士回答的都太專業了,我以個人理解來解釋土一點。

胡夫大壩靠自重和結構撐起來的。。相當於筷子撐起來清明上河圖裡的那座橋。。壞乙個筷子會有不小威脅(當然胡夫大壩是重力拱壩,沒那麼脆)

三峽(重力壩)是人在江上澆築、搬來了一座山。。。想把山炸壞就想想上甘嶺537高地吧。。

為什麼總有人拿三峽大壩說事

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