低拱

拱壩裂縫有很多種,從產生原因分,大致有溫度性裂縫、結構性裂縫;從產生時間分,主要有施工期裂縫和運行期裂縫等,以下介紹中低拱壩中常見的裂縫種類。

1、拱壩橫縫張開

拱壩橫縫往往會周期性張開,當氣溫較低時壩體混凝土收縮,橫縫張開,此時橫縫中如有和上游庫水連通的滲水通道,則發(fā)生漏水,這種漏水是周期性的,當氣溫升高至一定程度,橫縫逐步閉合,漏水遂逐步減少至停止橫縫張開屬正?，F象,須注意的是漏水的危害性,須查清漏水的來源,一般漏水往往來自橫縫附近的水平施工冷縫。摸查方法也可以從上游找,當水位消落至某高程漏水停止,說明該高程有漏水點。

另外橫縫拔管灌漿孔也常常成為漏水通道或鈣化物析出點,漏水原因和上文是相同的。當然橫縫漏水還有一種可能性是上游止水失效,此時需要重構上游止水。

2、水平施工冷縫

水平施工冷縫在不同澆筑層面間產生,往往是由于新老混凝土齡期差異過大引起混凝土層面間收縮不均勻,在水平施工縫處拉開。

3、施工期基礎塊的溫度縫

經常出現于施工期拱壩基礎塊的澆筑,原因是混凝土收縮與基礎的強約束。此類裂縫的處理關鍵在于避免裂縫的后期發(fā)展,所以一般需要在基礎塊表面布設限裂鋼筋網,在裂縫處設騎縫鋼筋,限制裂縫發(fā)展。

4、與岸坡垂直的裂縫

此類裂縫往往出現于薄拱壩兩岸岸坡,原因也是溫度性的,但出現時間可能在拱壩蓄水后1- 2年。這類裂縫往往也是貫穿性的。

5、劈頭縫

一般出現于中上部高程兩岸,鉛直或近似鉛直方向,從壩基一直到壩頂,而且常常是貫穿性的。此類裂縫往往也是溫度性的,原因可能是上部拱圈在未充分收縮時即進行接縫灌漿,導致成拱后混凝土繼續(xù)收縮,另外上部壩體相對較薄,與基礎剛度差異較大也是原因之一。

6、體型突變引起的裂縫

此類裂縫發(fā)生于岸坡不連續(xù)處,或重力墩(推力墩)與壩體交界處,原因是剛度的過大差異。

7、下游壩面與岸坡平行的裂縫

很多20世紀七八十年代建成的拱壩,其體型向上游傾斜較多以平衡部分水壓力,但是此類壩在低水位相對不利,下游拉應力過大,如浙江省天臺縣里石門拱壩和青田縣金坑拱壩。金坑拱壩較典型,下游兩岸各有一條平行于岸坡的貫穿性斜裂縫,里石門拱壩因上游設了支墩所以表現得并不典型而是成為多組近岸坡的水平裂縫。此類裂縫主要是由不利的體型引起的,故有一定“結構性”因素。

8、網狀裂縫

此類裂縫多出現于運行多年的拱壩,位置往往并非在高應力區(qū),而是周期性拉壓交替變化的區(qū)域,是一種“疲勞”性裂縫,當然很多也是綜合了其他原因產生的。

9、水平底廊道中的貫穿性水平縫

某些拱壩因為體型單薄,梁底存在高拉應力區(qū),廊道位置更是薄弱部位,故在廊道上游出現裂縫,此類裂縫也是結構性的,漏水量往往與水位和氣溫有相關性,即高水位大低水位小,冬季大夏季小。

另一方面,運行多年后,漏水量又往往會有逐年減小趨勢,甚至最終自動“愈合”。原因可能與上游庫底的堆積有關,堆積形成鋪蓋保護了壩踵,粉細沙等細小顆料又將裂縫填充。

10、廊道中的不規(guī)則裂縫

廊道中還往往會有一些不規(guī)則裂縫出現,此類裂縫也是溫度性的,往往是表面裂縫,由冬季“穿堂風”引起,冬季外界氣溫較低而壩外氣溫相對恒定形成較大溫差。所以廊道口必須有防風或遮蔽措施。

對混凝土拱壩而言,裂縫屬常見病害,而且永遠是個難以回避的問題。拱壩裂縫的類型、成因及危害性、處理方法均與重力壩有很大不同,而高壩由于壓應力水平高,其裂縫又與中低拱壩有所區(qū)別。

在中低拱壩裂縫問題上,有兩種較典型的片面觀點,一種觀點認為裂縫對大壩危害性很大,不利大壩安全;而另一種觀點則走向另一諯,認為裂縫對拱壩安全無關緊要。在國內,占據拱壩絕大多數的是中低拱壩,而且其中絕大部分均有不同程度的裂縫和漏水等問題存在,很大一部分還“帶病工作”多年。如何分析這些拱壩裂縫的成因,如何評價這些帶裂縫的拱壩安全性,進一步如何處理這些裂縫,這是當前業(yè)界所迫切需要解決的問題。

拱為常見建筑結構之一，型態(tài)定義為中央上半成圓弧曲線。拱早期經常運用于跨逕大的橋梁或門首。又可分為箱形拱、圓弧拱、雙曲拱、肋拱、桁架拱、剛架拱等。近年來，各國于諸如拱橋的設計上，除了講究安全實用外，也強調拱軸線優(yōu)化，連拱計算、拱式建筑荷載橫向分布，使各種形式拱式建筑于完善。

拱最早是出現在公元前二千年的美索不達米亞的磚建筑，不過一直到古羅馬時期才開始有系統的將拱應用在許多建筑結構中。

工程中常用的拱有三鉸拱（圖1a）、兩鉸拱（圖1b）和無鉸拱（圖1c）三種。拱的軸線可以是圓弧、拋物線、懸鏈線等。在內力分析中，三鉸拱屬于靜定結構；兩鉸拱屬于一次靜不定結構；無鉸拱屬于三次靜不定結構。后兩者可用力法進行分析。

在外載荷作用下，拱一般以受壓為主，因此，除內力和變形外，還須作穩(wěn)定性分析。拱內壓力大到一定限值后，原有形式的平衡狀態(tài)可能變?yōu)椴环€(wěn)定的。

拱結構是一種主要承受軸向壓力并由兩端推力維持平衡的曲線或折線形構件。拱結構比桁架結構具有更大的力學優(yōu)點。

在外荷作用下，拱主要產生壓力，使構件擺脫了彎曲變形。如用抗壓性能較好的材料（如磚石或鋼筋混凝土）去做拱，正好發(fā)揮材料的性能。不過拱結構支座（拱腳）會產生水平推力，跨度大時這個推力也大，要對付這個推力仍是一樁麻煩而又耗費材料之事。由于拱結構的這個缺點，在實際工程應用上，桁架還是比拱用得普遍。