工作任务一 概述
重力坝主要依靠坝体自重所产生的抗滑力来满足稳定要求的挡水建筑物，是世界坝工史上最古老、采用最多的坝型之一，如图2-1所示。
图2-1 混凝土重力坝示意图
世界上最高的重力坝是瑞士的大狄克逊整体式重力坝（1962年建成），坝高284m。我国已建的重力坝有三峡（185m）、刘家峡（148m）、新安江（105m）、三门峡（106m）、丹江口（110m）等，其中高坝20余座。
一、重力坝的工作特点
1.重力坝的优点
（1）安全可靠。重力坝剖面尺寸大，坝内应力较低，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗洪水漫顶、渗漏、地震和战争破坏的能力都比较强，据统计，在各种坝型中失事率最低。
（2）对地形地质条件适应性强。任何形状的河谷都可以修建重力坝。重力坝对地质条件要求相对较低。重力坝一般修建在岩基上；当坝高不大时，也可修建在土基上。
（3）泄流问题容易解决。重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内不同高程设置泄水孔，一般不需另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。
（4）便于施工导流。在施工期可以利用坝体导流，一般不需另设导流隧洞。
（5）施工方便。大体积混凝土可以采用机械化施工，在放样、立模和混凝土浇筑方面都比较简单，并且补强、修复、维护和扩建也比较方便。
（6）受力明确，结构简单。重力坝沿坝轴线用横缝分成若干坝段，各坝段独立工作，结构简单，受力明确，稳定和应力计算都比较简单。
2.重力坝的缺点
（1）由于体积大，材料用量多，材料强度不能充分利用。
（2）坝体与坝基接触面积大，坝底扬压力大，对坝体稳定不利。
（3）坝体体积大，混凝土在凝结过程中产生大量水化热和硬化收缩，将引起不利的温度应力和收缩力。因此，在浇筑混凝土时，温控要求高。
二、重力坝的类型
1.按坝的高度分类
坝高在30m以下为低坝；坝高在30～70m（含30m和70m）为中坝，坝高在70m以上为高坝。坝高是指大坝建基面的最低点（不包括局部深槽、井或洞）至坝顶的高程。
2.按泄水条件分类
可分为溢流坝和非溢流坝。坝体设有深式泄水孔的坝段和溢流坝可统称为泄水重力坝，非溢流坝段也叫挡水坝段。
3.按筑坝材料分类
可分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝。一般情况下，较高的坝和重要的工程经常采用混凝土重力坝，中、低坝则可以采用浆砌石重力坝。
4.按坝体结构型式分类
可分为实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝、预应力重力坝、装配式重力坝等，如图2-2所示。
图2-2 重力坝的型式
三、重力坝的布置
重力坝通常由溢流坝段、非溢流坝段和两者之间的连接边墩、导墙组成（图2-3），布置时需根据地形、地质条件结合枢纽其他建筑物综合考虑。坝轴线一般采用直线，必要时也可布置成折线或曲线。溢流坝段通常布置在中部对准原河道主流位置，两端用非溢流坝段与岸坡相接，溢流坝段与非溢流坝段之间用边墩、导墙隔开。各个坝段的外形应尽量协调一致，上游坝面保持平整。当地形、地质及运用条件有显著差别时，可按不同情况分别采用不同的下游坝坡，使各坝段均达到安全和经济的目的。
图2-3 重力坝的布置
四、重力坝的设计内容
重力坝的设计包括以下几方面的内容。
（1）总体布置。首先选择坝址、坝轴线和坝的结构型式，确定坝体与两岸及交叉建筑物连接方式，最终确定坝体在枢纽中的位置。
（2）剖面设计。可参照已建类似工程，初拟剖面尺寸。
（3）稳定分析。用单一安全系数法和可靠度理论法，核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定安全性能。
（4）应力分析。用材料力学法和可靠度理论法，对坝体材料进行强度校核。
（5）构造设计。根据施工和运行要求，确定坝体细部构造（混凝土分区、廊道、排水、分缝、止水设计等）。
（6）地基处理。地基的防渗（帷幕灌浆）、排水、断层、破碎带处理等。
（7）溢流坝或泄水孔设计。
（8）监测设计。包括坝体内部和外部的观测设计，制定大坝的运行、维护和监测条例。