拱坝在平面上呈凸向上游的拱形，拱的两端支承于两岸的山体上。立面上有时也呈凸向上游的曲线形，整个拱坝是一个空间壳体结构。拱坝一般是依靠拱的作用，即利用两端拱座的反力，同时还依靠自重来维持坝体稳定。拱坝的结构作用可视为两个系统，即水平拱和竖直梁系统。水平荷载和温度荷载由这两个系统共同承担。拱坝与重力坝相比可充分利用坝体的强度，其体积较重力坝为小，超载能力比其他坝型为高。
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特点
拱坝是一个空间的壳体挡水结构物，平面上呈拱形拱向上游。在水和淤积泥沙等水平为主的荷载作用下，大部分荷载将通过拱的作用传递到两岸基岩上，少部分荷载将通过垂直梁的作用传给坝底基岩。所以，主要依靠两岸拱端的反力作用维持其稳定性是拱坝的工作特点。
由于设计上可以追求拱坝在外荷载作用下主要产生轴向压力（使设计拱轴线接近荷载压力线），则拱圈断面上偏心距产生的弯矩将很小，断面应力分布也较均匀，从而可充分利用混凝土或浆砌石料的抗压强度，使坝体厚度较薄，节省筑坝材料。所以与同高度重力坝相比，其工程量可节省1/3~2/3。拱坝的抗震能力也较高。
拱坝是周边固支的高次超静定空间壳体结构，当外荷载增大或某部位产生局部开裂时，坝体中梁和拱的作用将会自行调整。拱坝的抗震能力也较高。根据模型试验成果，拱坝的超载能力可以达到设计荷载的5~11倍。
另一方面，由于拱坝是嵌固于基岩上的整体结构，坝体一般不设永久伸缩缝，所以地基变形和温度变化对坝体内力的影响较大。故设计时，地基变形与温度荷载也列为主要荷载，对坝肩地质条件和处理措施更应特别重视。由于坝体较薄，形状复杂，故对施工质量、材料强度和防渗要求等方面也都比较严格。
早在罗马帝国时代就修筑有圆筒形圬工拱坝。20世纪以来，随着施工技术、计算理论和试验手段的不断改进，拱坝发展很快。
类型
为达到安全、经济、合理的目的，适应具体的地形、地质和运用条件，随着技术的进展，拱坝有多种类型（结构型式）。常见的有单曲拱坝、双曲拱坝、斜拱坝、周边缝拱坝、双拱坝、空腹拱坝、预应力拱坝等。
1.单曲拱坝
修建在U形河谷中的拱坝，常采用定圆心、等外半径的布置型式。这样，各层拱圈，尤其是靠下部的拱圈，仍能采用较大中心角，充分发挥拱的作用，减小坝体厚度。对V形或梯形河谷，为改善坝体应力状态，减薄坝体厚度，可采取变圆心、变半径的布置型式，沿坝高随河谷跨度的减小，变动各层拱圈的圆心位置，减小半径，使各层拱圈都能有较大的中心角，加强拱的作用(图2-7)，但应注意控制“倒悬”现象。
2.双曲拱坝
双曲拱坝是20多年来采用较多的一种坝型，它同时具有平面和竖直拱的作用，能充分发挥拱、梁结构的受力特性和材料强度，改善坝体应力状态、增加强度的安全度。这类拱坝也常采用变圆心、变半径的布置形式，使各层拱圈都具有较理想的中心角。当坝顶溢流时，可使坝身向下游倒悬，以便水舌挑射远离坝脚。
3.斜拱坝
斜拱坝有两类：一类是拱坝坝身倒向下游，利用斜拱作用，把荷载传给坝底基岩；另一类是对于上部岸坡地质较差情况，通过设缝把上部坝体布置成斜拱，使上部荷载通过斜拱传给坝底基岩。
4.周边缝拱坝
也叫铰接拱坝，特点是坝体与基岩铰接，如安徽黄山寨西拱坝。其优点是周边缝能松弛坝体周边弯曲应力；缝与基岩间的座垫可传递和扩散荷载，使应力、变形的变化均匀；且座垫的形状尺寸可机动调整，以适应不同的地形、地质条件；有座垫也便于提前进行地基处理。其主要缺点是施工较复杂，整体性和刚度较差，容易渗漏等。
5.双拱坝
如贵州猫跳河窄巷口拱坝，河床砂砾石覆盖层很深。为避免大量开挖，横跨河床修建一座基础拱桥，在拱桥上又修建一座双曲混凝土拱坝
6.空腹拱坝
如湖南凤滩混凝土空腹重力拱坝。这种坝型可减少坝体工程量，降低扬压力，也有利于坝体散热和解决泄洪问题，空腹内还可布置厂房。
7.预应力拱坝
在坝体内埋设预应力锚索，可利用对坝体预先施加的压应力抵消其他荷载产生的拉应力，如瑞士的杜尔德马叶拱坝。
拱坝按过水条件还可分为溢流与非溢流的。
拱坝按建筑材料又分为混凝土（常态振捣的、干硬碾压的、堆石自密实的）和浆砌石的。
混凝土拱坝按其坝高分为低坝（小于30m）、中坝（30~70m）和高坝（大于70m）。
坝址
1.地形条件
地形条件是选择拱坝结构型式、枢纽布置以及经济性的主要影响因素，可从河谷剖面形状、坝址地形变化等方面进行分析。理想的地形条件应是两岸对称，岸坡平顺，平面上向下游收缩的峡谷地段，且拱端下游有足够厚的岩体支承，以利稳定。
一般将可能建拱坝的河谷形状大致分为V形、梯形和U形三种典型剖面。
从承受水平压力及拱厚变化等条件分析，以V形剖面最为有利，适宜于修建薄拱坝。
2.地质条件
地质条件的好坏是修建拱坝的一个关键问题。拱坝要求河谷两岸的基岩应能承受拱端传来的巨大推力，任何情况下都应保持稳定，而不致危及坝体安全。良好的地质条件应是基岩均匀、完整、无断层破碎带、无严重节理裂隙、有足够的强度、透水性小、抗风化能力强等。实际上完美无缺的坝址是没有的，节理、裂隙、局部的断层、破碎带总是存在的，所以对地基应进行妥善的处理。对穿过坝肩的断层、破碎带应特别注意，采取必要的工程措施。有可能时，上下移动坝址，以避开破碎地带。
选择坝址时，一般还需进行综合分析和多种方案的技术经济比较。如考虑枢纽的整体布置、施工方案、建材供应情况、管理单位要求、今后发展综合经营的可能等。
布置
拱坝的布置是拱坝设计的重要程序。具体内容包括：结合坝址的地形、地质、水文、枢纽运用要求和施工条件等选择合理坝型，拟定坝体基本尺寸(初选拱冠梁剖面，选定各高程拱圈的圆心位置、中心角、半径和厚度等参数)，进行平面布置；然后按拟定尺寸作应力及稳定分析，再根据分析成果修正坝体布置，使最终达到安全经济合理的目的。
拱坝布置的步骤
（1）由地形、地质资料拟定开挖深度，绘出建基面的等高线图，初选各层拱圈的圆心对称中心线。
（2）由地形、地质、水文、施工、运用、管理等条件，综合分析后选择合宜的坝类型。
（3）由所选坝型及工程规模，沿坝高不同高程选取5~10个拱圈层面进行布置，并初拟拱冠梁断面。
（4）进行各层拱圈布置时，要求各层拱弧应基本对称于初选的对称中心线（此线可按以后平面布置的情况进行修改，使更为合理）。
（5）初选各层拱圈的中心角及半径时，可按前述范围及考虑因素进行选择。通常先选定坝顶拱圈，再定坝底拱圈（底部嵌入基岩较深或地形有突变，则可改选倒数第二层）。初选圆心轨迹线后，再从上向下完成布置，然后可截取几个竖向的悬臂梁剖面，检查梁外缘轮廓是否光滑，倒悬度是否过大。单曲拱坝圆心轨迹线，一般沿坝高应是光滑连续的曲线。双曲拱坝在顶、底拱圈确定后，需按地形特征拟定连续、适宜的圆心轨迹线，以确定其他层的拱圈半径。当局部拱圈外部地形特殊时，可适当调整原圆心轨迹线。
（6）根据上述拟定的拱圈及悬臂梁尺寸，进行坝体应力分析和稳定及工程量计算。再由计算成果，优化修改各部分尺寸并重复上述计算，直到满意为止。
布置的同时还应保持坝面连续。具体连续要求，一是指悬臂梁轮廓、各层拱圈的圆心对称中心线、中心角及半径变化、基岩轮廓线等都基本光滑平顺，无突出齿坎或其他突然变化的部位；二是在岩性(如弹性模量)方面最好也能均匀或连续变化。当实际地形变化不对称和不连续时，可按前述措施进行处理。
泄流
由于拱坝坝身比较单薄，在较高水头和较大单宽流量的情况下泄流，易引起坝体振动，使坝身应力恶化。且坝轴线为弧形，泄流会产生向心集中，使消能困难。这些问题通过工程实践已逐步得到改善和解决。如陕西石门拱坝，溢流水头达23.5m，单宽流量100m3／(s·m)，说明只要对消能和坝身振动做妥善处理，拱坝安全泄流是完全可能的。
拱坝的泄水方式，主要有坝顶溢流和坝身孔口泄流两类。坝顶溢流一般分为自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式等。采用坝身泄水方式也日益普遍，坝身泄水孔可分为中孔与深孔等型式。
1.自由跌落式溢流拱坝
这种型式结构简单，溢流段常设在坝中河床部分 。水流自坝顶自由跌落到下游，落点距坝脚较近，对河床冲刷力大，所以常适用于单宽流量较小，下游河床有坚实岩基、有较深水垫的情况。否则，为减轻下游的冲刷，除减小单宽流量外，可在下游修建护坦防冲；为抬高下游水位，也可筑低的壅水坝，如湖南半江拱坝 ，俄罗斯的英古里拱坝 （坝高272m）和厚高比最小的托拉拱坝（坝高88m，底厚2.43m，T/H=0.027）都采用这种溢流型式。
2.挑流鼻坎式溢流拱坝
在拱坝顶部适当加厚做成挑流鼻坎，使水流挑射远离坝脚，既可减轻坝下冲刷，又能减小溢流时坝体的振动，适用于单宽流量和落差都较大的情况。
3.滑雪道式溢洪道
这类溢洪道常布置在拱坝两侧或中央河床段，坝体下游可做成实体式或溢流面板式，如图2-31所示。滑雪道末端设挑流坎，两侧溢流的型式可将两股挑射水流相互撞击，能消除60%~70%的动能。此类溢洪道，水流平顺，可避免坝身振动。由于挑坎高程低，起挑流速大，所以挑流消能效果很好。在下游滑雪道式面板下，还可布置水电站厂房，既节省投资又比较安全。
4.坝身泄水孔口
泄水孔口分中孔及深孔，其特点是水头高、流速大、射程远，但超泄能力低。为减小坝体内拉应力和便于闸门的设计制造，孔口尺寸不宜过大。工作水头在20~30m时，尺寸约为10m×10m，为改善坝体应力，孔口型式宜采用圆形或椭圆形。
材料
常用修筑拱坝的材料有混凝土及钢筋混凝土、浆砌块石等，近年来发展了碾压混凝土。高的拱坝多采用常态混凝土，双曲或较薄的拱坝则多采用钢筋混凝土，中、小型拱坝多采用碾压混凝土和浆砌石。拱坝对混凝土要求较高，如坝体内部混凝土90d龄期不低于C20，除强度指标外，还有抗渗和耐久性、低热等要求。拱坝体内的混凝土或浆砌块石，为节省材料也可进行分区，分区原则与重力坝相同。
为控制施工期温度应力，常态混凝土应分缝、分块浇筑。拱坝多为整体结构，除周边缝拱坝的缝为永久性的以外，其他拱坝分缝均为临时缝，都需封堵。温度应力为拱坝主要荷载之一，为减小其影响，应在坝体混凝土冷却到稳定温度以后，再进行封拱灌浆，灌浆布置见图2-34。拱坝的分块留缝也分窄缝与宽缝，混凝土拱坝多为窄缝，必须用灌浆方法封堵。浆砌石拱坝一般多不分缝，当砌体水泥用量大或必须在高温季节施工时，则要考虑分缝。分缝时多留临时宽缝，缝宽一般0.7~1.2m。
构造
拱坝的坝顶超高、坝内廊道和竖井的构造等，均与重力坝类同。当交通道路宽度大于拱坝坝顶厚度时，坝顶两侧可做成悬臂式结构。
拱坝上游面常采用防渗混凝土面板或钢丝网喷浆防渗护面(多用于薄拱坝)，以加强防渗。厚拱坝在混凝土面板下游，还可设排水管幕，以减小悬臂梁上游面的拉应力，配合排水孔幕，还需设检修廊道。因拱坝主要依靠两岸基岩支撑而维持稳定，故拱坝的地基处理要求严格。一般应开挖至新鲜坚实岩层，并应使拱端深嵌入两岸基岩内。为减小渗漏和坝底、坝头处渗透压力，拱坝底部和两岸也须进行帷幕灌浆，帷幕深度可达0.5~1.0倍设计水头。其下游可设排水孔幕，将渗水排出，以减小渗压。特殊地质情况，应做专门研究。