设计时首先根据工程经验初步给定坝体基本
尺寸,再进行稳定和强度分析。坝段宽度与坝高有关,单支墩常采用9~18m,双支墩当坝高在80m以上时采用18~27m。上游坝面的坡度越缓,利用的水重越多,可以节省混凝土,但上游面易产生拉应力。大头坝的上下游坡度一般采用1:0.4~1:0.6。
支墩厚与坝段宽度及坝高有关。坝越高、坝段越宽,支墩承受的水压力越大,为满足强度要求,应增大支墩厚度。
大头坝的应力分析可采用材料力学方法,计算时可粗略考虑计算截面宽度变化的影响(见宽缝重力坝)。头部应力比较复杂,且易产生拉应力,可沿坝面法向截取平面,采用差分法分析头部应力。也可采用
二维或
三维有限元法进行大头坝的
应力分析。自50年代以后便开始应用动力学理论进行大头坝的抗震计算,计算时假定坝体为一维多质点体系,根据假定的地面运动规律计算坝体的动力反应。自60年代以来,开始采用动力问题有限单元法,可以更好地反映坝体的动力特性。
计算表明,穿过头部的渗流体积力可产生较大的拉应力。因此,头部两侧伸缩缝中的止水应尽量靠近头部的下游面,以增大侧压力,减小或消除拉应力。有的大头坝在头部中心设排水孔,以改善
渗流的作用。为防止施工期产生温度裂缝,支墩应设直立的或倾斜的收缩缝。在支墩达到稳定温度以后,收缩缝应进行灌浆,以保证支墩的整体性。在头部与支墩相接处,也常常设收缩缝以防止因厚度突然变化引起的裂缝。对于大头坝,应注意防止头部表面的温度裂缝,以免水库
蓄水后缝内进水,使裂缝继续向纵深发展,危及大坝安全。