简介
拱坝是一固结于基岩的空间壳体结构，其坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的水平拱圈和一系列竖向悬臂梁所组成。坝体结构既有拱的作用又有梁的作用，因此具有双向传递荷载的特点。坝体承受的水平荷载一部分通过拱的作用传至两岸基岩，另一部分通过竖直梁的作用传至坝底基岩。
特点
1.稳定特点
拱坝在外荷载作用下的稳定性主要依靠两岸拱端的反作用力，不像重力坝那样依靠自重来维持稳定。这样可以将拱坝设计得较薄。但拱坝对坝址地形地质条件要求高，对地基处理的要求也较为严格。
2.结构特点
拱坝属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高。当外荷增大或坝的某一部位发生局部开裂时，坝体拱和梁的作用因受变位的相互制约而自行调整，坝体应力出现重分配，原来应力较低的部位将承受增大的应力。从模型试验来看，拱坝的超载能力可以达到设计荷载的5～11倍。例如意大利的瓦依昂拱坝，坝高262m，库容1.5亿m3，1961年建成，1963年10月9日坝头的左岸水库岸坡发生2.7亿m3的高速岩石滑坡，涌浪爬高左岸约100m、右岸约260m，涌浪过后检查大坝的情况，除左岸坝顶局部破坏外，大坝一切完好。
一般情况下，拱坝的体积比同一高度的重力坝体积约可节省1/3~2/3，因此，拱坝是一种比较经济的坝型。
3.荷载特点
拱坝不设永久伸缩缝，其周边通常固结于基岩上。温度变化和基岩变形对坝体应力的影响比较显著。设计时，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作用作为一项主要荷载。
分类
（1）按建筑材料和施工方法可分为常规混凝土拱坝、碾压混凝土拱坝和砌石拱坝。
（2）按厚高比（即拱坝最大坝高处的坝底厚度T与坝高H之比T/H）可分为：①薄拱坝，T/H<0.2；②中厚拱坝，T/H=0.2~0.35；③厚拱坝（或重力拱坝），T/H>0.35。
（3）按坝面曲率可分为单曲拱坝和双曲拱坝。只有水平曲率，而各悬臂梁的上游面呈铅直的拱坝称为单曲拱坝；水平和竖直向都有曲率的拱坝称为双曲拱坝。
（4）按水平拱圈的型式可分为单圆心拱、多心拱（二心、三心、四心等）、抛物线拱、椭圆拱、对数螺旋拱。
（5）按拱坝的结构构造可分类为一般拱坝、周边缝拱坝、空腹拱坝等。
布置
拱坝布置是指拱坝体型选择及其坝体布置，坝体布置主要包括确定水平拱圈和拱冠梁。布置设计的总要求是在满足坝体应力和坝肩稳定的前提下尽可能地使工程量最省、造价最低、安全度高和耐久性好。同时，拱坝应满足枢纽总体布置及运行要求。拱坝的布置原则如下。
1.基岩轮廓线连续光滑
开挖后的基岩面应无突出的齿坎，岩性均匀连续变化，开挖后的河谷地形基本对称和连续变化。如天然河谷不满足要求时，可采用工程措施进行适当处理。
2.坝体轮廓线连续光滑
拱坝坝体轮廓应力求简单，光滑平顺，避免有任何突变。圆心连线、中心角和内外半径沿高程的变化也是光滑连续或基本连续，悬臂梁的倒悬度应满足拱坝设计的规范要求。《混凝土拱坝设计规范》（SL 282—2003）规定，悬臂梁上游面的倒悬度不宜大于0.3∶1。
要求
1.对地形的要求
地形条件是决定拱坝结构形式、工程布置以及经济性的主要因素。理想的地形应是左右两岸对称、岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段。坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。
2.对地质的要求
地质条件也是拱坝建设中的一个重要问题。拱坝地基的关键是两岸坝肩的基岩，它必须能承受由拱端传来的巨大推力，保持稳定，并不产生较大的变形，以免恶化坝体应力甚至危及坝体安全。理想的地质条件是：基岩均匀单一、完整稳定、强度高、刚度大、透水性小和耐风化等。但是，在实际应用当中，理想的地质条件是不多的，应对坝址的地质构造、节理与裂隙的分布、断层破碎带的切割等认真查清，并采取妥善的地基处理措施。
消能
拱坝泄流具有以下特点：水流过坝后具有向心集中现象，水舌入水处单位面积能量大，造成集中冲刷；拱坝河谷一般比较狭窄，当泄流量集中在河床中部时，两侧形成强力回流，淘刷岸坡。因此消能防冲设计要防止发生危害性的河床集中冲刷以及防止危及两岸坝肩的岸坡冲刷或淘刷。拱坝消能形式主要有以下4种。
（1）水垫消能。水流从坝顶表孔或坝身孔口直接跌落到下游河床，利用下游水深形成的水垫消能。水舌入水点距坝趾较近，需采取相应的防冲措施，一般在坝下游一定距离处设置消力坎、二道坝或挖深式消力池。
（2）挑流消能。这是拱坝采用最多的消能形式。鼻坎挑流式、滑雪道式和坝身孔口泄流式大都采用各种不同形式的鼻坎，使水流扩散、冲撞或改变方向，在空中消减部分能量后再跌入水中，以减轻对下游河床的冲刷。
（3）空中冲击消能。对于狭窄河谷中的中、高拱坝，可利用过坝水流的向心作用特点，在拱冠两侧各布置一组溢流表孔或泄水孔，使两侧的水舌在空中交汇，冲击掺气，沿河槽纵向激烈扩散，从而消耗大量的能量，减轻对下游河床的冲刷。实际操作中应注意两侧闸门必须同步开启，否则射流将直冲对岸，危害更大。
（4）底流消能。对重力拱坝，也可以采用底流消能，我国拱坝采用较少。
泄水方式
拱坝坝身常用的泄水方式有：自由跌流式、鼻坎挑流式、滑雪道式和坝身孔口泄流式。
（1）自由跌流式。对于较薄的双曲拱坝或小型拱坝，常采用自由跌流式。泄流时，水流经坝顶自由跌入下游河床。这种泄水方式适用于基岩良好、单宽泄洪量较小的小型拱坝。由于落水点距坝趾较近，坝下应设置必要的防护措施。
（2）鼻坎挑流式。为了使泄水跌落点远离坝脚，常在溢流堰顶曲线末端以反弧段连接成为挑流鼻坎。挑流鼻坎多采用连续式结构，堰顶至鼻坎之间的高差一般不大于6～8m，大致为设计水头的1.5倍，反弧半径约等于堰上设计水头，鼻坎挑射角一般为10°～25°。过堰水流经鼻坎挑射后，落水点距坝趾较远，可适用于泄流量较大的轻薄拱坝。格鲁吉亚的英古里双曲拱坝，坝高272m，就是采用坝顶鼻坎挑流的泄流方式。
（3）滑雪道式。滑雪道泄流是拱坝特有的一种泄洪方式，其溢流面由溢流坝顶和与之相连接的泄槽组成。水流经过坝以后，流经泄槽，由槽末端的挑流鼻坎挑出，使水流在空中扩散，下落到距坝趾较远的地点。挑流坎一般都较堰顶低很多，落差较大，因而挑距较远，适用于泄洪量较大的拱坝。滑雪道式泄水结构因滑雪道支垫型式的不同，有重叠式泄流和支撑结构泄水两种布置型式。
（4）坝身孔口泄流式。在拱坝的中部、中高部或低部开设孔口用来辅助泄洪、放空水库或排沙的均属坝身孔口泄流。位于拱坝坝体中部偏上的泄水孔称为中孔，位于坝体中部偏下的称为深孔，位于底部附近的称为底孔。
坝身孔口的泄水通道通常布置为水平或大体水平的，但有时因某种要求，例如下游落点控制、立面水流碰撞或结构布置要求，也可设计成上仰或下俯的。
如果拱坝坝身设有多个泄水孔，各泄水孔的出口高程可以相互错开，不一定非处在同一高程。坝身开孔泄流的优点是能够将射出的水流送得很远，可以对水流的落点、挑射轨迹进行人为控制；高速水流流道短、初泄流量大，对调洪排沙有利。
发展概况
拱坝起源于欧洲。早在古罗马时代，于现今的法国圣·里米省南部即建造了世界上第一座拱坝——鲍姆拱坝。公元后邻接欧洲的中东地区开始出现了拱坝。自此至20世纪第二次世界大战前，拱坝技术先后由欧洲、美洲、大洋洲传播到世界各国。第一次世界大战前，世界拱坝建设的重心在欧洲；第一次世界大战后直至第二次世界大战前，拱坝建设的重心移到了北美，形成了世界范围内拱坝建设的第一个高峰时期。第二次世界大战后，拱坝建设的重心重又回到欧洲，拱坝取得了长足的发展，在世界范围内形成了拱坝建设的第二个高峰时期，主要表现在：拱坝建设更加普遍，技术更先进的拱坝大量出现，模型试验技术快速发展。目前世界上最高的拱坝是格鲁吉亚的英古里双曲拱坝，最大坝高272m，厚高比为0.19，该坝位于裂度为Ⅷ~Ⅸ的地震区。
近代中国才开始修建拱坝。1927年我国第一座拱坝建造于福建，即厦门市的上里浆砌石拱坝，坝高27m。20世纪50年代，我国修建了坝高20m左右的拱坝13座，属于拱坝建设的初期。20世纪60年代，拱坝开始被人们注意，但建成的也不过40余座。开始大量建设拱坝是在20世纪70年代和80年代，这个时期我国每10年建成的拱坝数超过300座。目前，我国已建拱坝最高的是二滩抛物线双曲拱坝，坝高240m；最高的重力拱坝是青海省的龙羊峡拱坝，高178m；最薄的拱坝是广东省的泉水双曲拱坝，高80m，T/H=0.112。
我国在建的金沙江溪洛渡双曲拱坝（坝高278m）、澜沧江小湾拱坝（坝高292m）以及雅砻江锦屏一级（坝高305m）双曲拱坝，均超过世界最高的格鲁吉亚英古里双曲拱坝，这在我国拱坝建设史上是空前的，标志着我国坝工建设的快速发展。