支墩壩

　　由一系列傾斜的擋水面板或構件和支承面板的支墩組成的壩。面板直接承受上遊水壓力和泥沙壓力等荷載，通過支墩將荷載傳給地基。面板和支墩連成整體，或用縫分開。

　　簡史　16世紀西班牙修建的埃爾切砌石連拱壩，壩高23米，是世界上第一座支墩壩。進入20世紀以後，連拱壩有較大發展，1968年加拿大修建的丹尼爾·詹森連拱壩，壩高214米，是當前前世界上最高的支墩壩。大頭壩是F.A.內茨利在1926年首先提出的。1975年巴西和巴拉圭修建的伊泰普水電站大頭壩，壩高196米，是當前世界上最高的大頭壩。1903年安佈生設計並建造瞭第一座有傾斜蓋面的平板壩。1948年阿根廷建造瞭艾斯卡巴壩，壩高83米，是當前世界上最高的平板壩。中國自1949年以來也建造瞭很多高支墩壩。1956年建成的梅山連拱壩，壩高88.24米。1958年建成的金江平板壩，壩高54米。1960年建成的新豐江大頭壩，壩高105米。1979年建成的湖南鎮壩，壩高129米，是中國最高的支墩壩。

　　類型　根據面板的形式，支墩壩可分為三種類型。①平板壩（圖a）。面板為平板，通常簡支於支墩的托肩（牛腿）上，面板和支墩為鋼筋混凝土結構。適用於中低壩。②連拱壩（圖b）。上遊為拱形面板，常采用圓拱，與支墩連成整體，一般為鋼筋混凝土結構。③大頭壩（圖c）。面板由支墩上遊部分擴寬形成，稱為頭部。相鄰支墩的頭部用伸縮縫分開，為大體積混凝土結構。對於高度不大的支墩壩，除平板壩的面板外，也可用漿砌石建造。大頭壩與寬縫重力壩結構體形相似，其區別為：①大頭壩支墩間的空距一般大於支墩厚度，而寬縫重力壩則相反。②大頭壩上遊面的傾斜度一般較寬縫重力壩大。③大頭壩支墩下遊部分可以不擴寬，壩腔是開敞的，而寬縫重力壩則是封閉的。連拱壩和大頭壩適用於中高壩。

支墩壩類型

　　支墩的基本剖面呈三角形，按結構形式可分為兩種類型。①單支墩。支墩為一變厚的，上遊邊承壓、下遊邊自由、底邊嵌於彈性地基的受壓板。為瞭提高其側向勁度以抵抗側向地震作用，並增強其上遊承壓時的縱向彎曲穩定性，必要時可在支墩側面佈設加勁肋、加勁梁（直梁或拱梁）或加勁墻。②雙支墩。支墩由兩片受壓板組成，中間可用隔墻連接。雙支墩的側向勁度大，適用於高壩。

　　特點　與其他壩型比較，支墩壩特點是：①壩體自重較輕，工程量較小，與重力壩相比可節省15%～50%的混凝土方量。②通過地基的滲流可以從支墩兩側敞開裸露的巖面逸出，作用於支墩底面的揚壓力較小，有利於壩體穩定。③地基中繞過面板底面的滲流，滲透路徑短，水力坡降大，單位巖體承受的滲流體積力也大，要求面板與地基的連接以及防滲帷幕都必須做得十分可靠。④面板和支墩的厚度小，內部應力大，可以充分利用材料的強度。⑤施工期混凝土散熱條件好，溫度控制較重力壩簡單。⑥要求混凝土的標號高，施工模板復雜且用量大，平板壩和連拱壩的鋼筋用量大，因而提高瞭混凝土單位體積的造價。⑦支墩的側向穩定性較差，對於高支墩，還存在縱向彎曲穩定問題。⑧平板壩和大頭壩都設有伸縮縫，可適應地基變形，對地基條件的要求不是很高；連拱壩為整體結構，對地基變形的反應比較靈敏，要求修建在均勻堅固的巖基上。⑨壩體比較單薄，受外界溫度變化的影響較大，宜於修建在氣候溫和地區。⑩壩基開挖量小且可節省固結灌漿工作量，加快施工進度，壩體可做成溢流壩，也可設置壩身式泄水管或輸水管。

　　設計　支墩的計算包括：①抗滑穩定分析。復雜地基中的深層抗滑穩定分析，可采用非線性有限單元法。②應力分析。可采用材料力學和斜柱法，也可采用二維或三維有限單元法。③抗震分析。支墩的側向勁度較小，所以除上、下遊方向外，還應進行側向抗震計算。④縱向彎曲穩定分析。一般采用歐拉法或能量法計算失穩的臨界荷載。更精確地計算，應考慮支墩的整體作用，支墩的穩定和強度分析，必要時還可以采用光彈試驗、結構試驗等模型試驗方法。

　　

推薦書目

　祁慶和. 水工建築物. 3版. 北京: 中國水利水電出版社, 1997.