在枢纽布置时,曾研究过多种坝型,根据河床与近河床的地质情况,最后选定了重力拱坝。
隔河岩坝址为一不对称河谷,左岸高程150m以上地形平缓低矮,为了改善修建拱坝的河谷地形和提高下部拱坝高度,避免拱坝顶部重力坝过高,在设计中,在左岸坝肩(高程126~138m建基面上)设置重力墩。重力墩由4个坝段组成,由于重力墩左段为垂直升船机,从稳定和应力条件看,不宜作得过高,只宜承受150m以下拱推力,因此,将高程150m以下的横缝进行灌浆连成整体,承受拱坝推力,高程150m以上的横缝不灌浆,成为重力坝。重力墩底部尺寸顺轴向87m,垂直轴向约81m。河床主体为上重下斜拱式重力拱坝,两岸为重力坝的综合坝型。影响两岸拱座稳定的软弱结构面采用阻滑键、传力柱及加强山体内部排水等措施进行处理。
重力拱坝的封拱高程左岸为150m,河床为180m,右岸为160m,上游坝面采用铅直圆弧面,外半径为312m。下游坝坡上部重力坝为1∶0.7,下部重力拱坝为1∶0.5,其间用铅直线连结。拱圈平面内弧采用三心圆,靠近拱冠部位采用定圆心大半径等厚圆拱,拱端部位采用变圆心小半径贴角加厚,坝坡随之变为1∶0.75,顶拱中心角80°。
隔河岩重力拱坝体形有如下特殊性:
1、拱坝封拱高程不在坝顶,且封拱高程不在同一高程上,在重力拱坝的上部有一个较高的重力坝,随着封拱高程的不同,重力坝的高由26~56m,下部重力拱坝在立面上形成一个竖向斜拱,这样,一方面扩大了整体联合受力作用,另一方面又使结构近乎对称。斜拱式结构较封拱高程全为150m的平拱方案,其最大拉应力可减少25%~30%,使坝体拉应力能满足规范要求。
2、拱坝顶拱中心角为80°,比规范规定的90°~110°偏小,拱坝设计较扁平,这主要是为了适应坝身宣泄大流量洪水的要求。隔河岩大坝泄洪流量高达20000m3/s以上,泄洪时每米宽度将有17万kW的能量,若顶中心角大,水流向集中程度加大,能量更趋集中,将会给下游的消能带来困难。
3、隔河岩重力拱坝采用三心圆拱,其拱圈平面在中间采用大半径,两端采用小半径,类似抛物拱。这主要也是为改善泄洪条件。隔河岩采用扁平化拱坝,虽然避免了过大的向心水流作用,但使拱座产生了较大的拉应力,设计上采用近乎椭圆形的三心圆拱,在拱端处用小半径贴角加大断面,既可改善水流的向心问题,又能减小拱座拉应力。这种新坝型给设计者们带来了坝体应力分析及大坝稳定分析更为复杂与更大的难度,为此,长江委在设计过程做了大量的科学研究。