大頭壩

大頭壩(massive head buttress dam)由支墩上游部分向兩側擴展形成面板（上游頭部）的支墩壩。墨西哥於1927年修建的唐馬丁壩是世界上最早的大頭壩。20世紀30年代以後大頭壩發展較快。1962年日本建造的第一壩，壩高125m，是當時世界上最高的大頭壩。巴西與巴拉圭於1975年合建的伊泰普水電站大頭壩,壩高196m,是世界上最高的大頭壩。中國自50年代以來也修建了很多座大頭壩。如1958年建成的磨子潭水庫雙支墩大頭壩,壩高82m；1960年修建的新豐江大頭壩，壩高105m。

基本介紹

• 中文名：大頭壩
• 外文名：massive head buttress dam
• 屬性：支墩上游部向兩側擴展形成支墩壩
• 最早起源：（墨西哥）唐馬丁壩
• 起源時間：1927年
• 分類：平板式、圓弧式、鑽石式

分類

大頭壩頭部有以下三種形式。①平板式：上游面為平面,施工簡單。但在水壓力作用下,上游面易產生拉應力,引起裂縫。②圓弧式:上游面為圓弧。作用於弧面上的水壓力向頭部中心輻集,應力條件好,但施工模板較複雜。③鑽石式:上游面由三個折面組成，兼有平板式和圓弧式的優點，最常採用。大頭壩支墩有單支墩和雙支墩兩種形式，高壩多採用雙支墩以增強其側向穩定性。為了提高支墩的側向勁度或為了防寒，也可將下游部分擴寬，使壩腔封閉，這時在結構體形上接近寬縫重力壩。

特點

與其他形式的支墩壩比較，大頭壩的主要特點是:①為大體積混凝土結構,不用或只用少量鋼筋；②壩段與壩段之間有伸縮縫，可適應地基變形，對地基條件的要求不是很高，必要時可以設定基礎板，以減輕支墩對地基的壓應力；③壩體厚度大，防寒性能好，壩身溢流條件也好，單寬泄量可適當提高。

設計

設計時首先根據工程經驗初步給定壩體基本尺寸,再進行穩定和強度分析。壩段寬度與壩高有關,單支墩常採用9～18m,雙支墩當壩高在80m以上時採用18～27m。上游壩面的坡度越緩,利用的水重越多，可以節省混凝土，但上游面易產生拉應力。大頭壩的上下游坡度一般採用1:0.4～1:0.6。支墩厚與壩段寬度及壩高有關。壩越高、壩段越寬，支墩承受的水壓力越大，為滿足強度要求，應增大支墩厚度。

大頭壩的應力分析可採用材料力學方法，計算時可粗略考慮計算截面寬度變化的影響(見寬縫重力壩)。頭部應力比較複雜，且易產生拉應力，可沿壩面法向截取平面，採用差分法分析頭部應力。也可採用二維或三維有限元法進行大頭壩的應力分析。自50年代以後便開始套用動力學理論進行大頭壩的抗震計算，計算時假定壩體為一維多質點體系，根據假定的地面運動規律計算壩體的動力反應。自60年代以來，開始採用動力問題有限單元法，可以更好地反映壩體的動力特性。

計算表明，穿過頭部的滲流體積力可產生較大的拉應力。因此，頭部兩側伸縮縫中的止水應儘量靠近頭部的下游面，以增大側壓力，減小或消除拉應力。有的大頭壩在頭部中心設排水孔，以改善滲流的作用。為防止施工期產生溫度裂縫，支墩應設直立的或傾斜的收縮縫。在支墩達到穩定溫度以後，收縮縫應進行灌漿，以保證支墩的整體性。在頭部與支墩相接處，也常常設收縮縫以防止因厚度突然變化引起的裂縫。對於大頭壩，應注意防止頭部表面的溫度裂縫，以免水庫蓄水後縫內進水，使裂縫繼續向縱深發展，危及大壩安全。