重力坝 用混凝土或块石修建的，主要靠自重维持稳定的坝。坝址一般选在较狭窄河谷处的河流顺直段，坝基应力求坚硬、完整，构造简单。一般均利用坝体泄水，在河床主流部位设置溢流坝段，在两侧设置非溢流坝段，两者用导墙隔开（见图）。
重力坝的类型 按重力坝横剖面形式可分为实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝和腹拱重力坝。按重力坝的坝顶是否溢流可分为溢流重力坝和非溢流重力坝。按主要筑坝材料可分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝。按主要施工方法可分为常态混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝和预制混凝土块装配重力坝。按坝轴线的平面形状可分为直线、折线和拱形重力坝。按重力坝地基性质不同可分为岩基上的重力坝和土基上的重力坝。
重力坝的荷载 重力坝的荷载有自重、静水压力、扬压力、淤沙压力、浪压力、水压力、地震作用、溢流面上的动水压力等。除施工期和整体混凝土重力坝外，设计中一般不考虑温度作用。
重力坝的设计要求 在可能出现的各类荷载组合的作用下，重力坝应满足以下要求：①坝体和坝基有足够的稳定性，不产生过大的变形，各部位的应力不超过规范规定的材料强度；②保证坝体及坝基渗透稳定，控制通过坝体、坝基、岸坡的渗流量在容许范围内；③泄水边界无招致坝体振动或表面空蚀的过大负压；④不使下游河床或河岸遭受严重冲刷，不影响水利枢纽中其他建筑物的安全；⑤经济、美观，便于施工
重力坝的抗滑稳定分析 岩基上的重力坝，对于坝基面和岩基内的缓倾角夹泥层面，均应进行抗滑稳定分析；土基上的重力坝，除对于坝基面进行抗滑稳定分析外，还要对土基深部进行塑性失稳破坏分析。此外，对于重力坝的薄弱层面，如横剖面突变处（如折坡点）的层面、被坝内孔洞严重削弱处的水平截面以及碾压混凝土重力坝的关键层面，也常需要进行抗滑稳定分析。参见岩基上水工建筑物抗滑稳定分析和软基上水工建筑物稳定分析。
重力坝的构造 ①分缝；②坝身排水管；③坝内廊道系统；④坝面防渗设施；⑤坝体材料分区，对于中、高混凝土重力坝，常对坝体不同部位按其工作条件的要求，采用不同强度等级的混凝土。如：对上、下游水位以上的坝面混凝土，要求具有较强的抗冻性；对上、下游水位以下的坝面混凝土，要求具有较强的抗渗、抗侵蚀性能和较高的强度；对受到水流冲刷部位的混凝土，要求具有较高的强度和较强的抗冲耐磨、抗侵蚀和抗冻性能；对坝体内部，则可使用低热和较低强度的混凝土。
重力坝的地基处理 重力坝对地基的要求：①有足够的强度以保证坝体和坝基稳定；②有足够的坚硬性和整体性，不发生过大的变形和不均匀沉降；③坝基和两岸具有良好的抗渗能力，不发生渗透破坏，渗流量能控制在容许范围内。当地基不能满足上述要求时，则应加以处理。
重力坝的优缺点 主要优点是：①安全可靠、耐久性好；②较其他坝型有利于通过坝身泄水、取水以及施工导流；③对地形、地质条件适应能力较其他混凝土坝型强；④便于机械化施工。主要缺点是：①混凝土重力坝水泥用量较多，需要较强的混凝土温度控制设备和措施；②浆砌石重力坝的坝体砌筑难以机械化，施工速度较慢。
重力坝的历史与发展趋势 重力坝具有悠久的历史。1850年以前所建的重力坝，都是干砌石或浆砌石的，体积大，断面形状不尽合理，对地基处理也不够重视。19世纪后期才开始用混凝土筑坝。重力坝的设计理论是从17世纪开始孕育的，到20世纪30年代以后，逐步形成了现代重力坝设计理论和全套施工技术。在应力分析方面，提出了材料力学法（重力法）、弹性理论法和有限元等数值分析方法；在坝体构造方面，建立了完整的分缝、排水、廊道系统，以及温度、变形、应力等观测系统，在施工方面，机械化程度逐步提高，发展了混凝土制作、浇筑、散热和纵缝灌浆等整套施工工艺。近20多年迅速发展起来的碾压混凝土筑坝技术，简化了坝体构造，水泥和模板用量少，施工速度快，工程造价低，具有广阔的发展前途。重力坝建设的发展趋势主要为：①用现代的设计理论和分析方法解决一些专门问题，例如重力坝剖面优化、基于概率论的重力坝可靠度设计方法、坝基渗流场与应力场耦合问题等；②在施工技术上着重发展温度控制的新理论和综合措施、更大型的施工机械设备及其应用、碾压混凝土筑坝技术以及整个施工过程的计算机调度管理等。
非溢流重力坝 坝顶不溢流的重力坝。其剖面形式见图1。
非溢流重力坝的坝顶（或防浪墙顶）高程超过水库静水位，其超高（Δh）按式（1）计算：
Δh=2hl+h0+hc (1)
式中，2hl为浪高，m；h0为波浪中心线高于静水位的高度，m；hc为安全加高，m；由坝的级别和荷载组合确定。2hl按官厅公式计算：
2hl=0.0166V5/4D1/3 (2)
式中，V为库面的风速，m／s；D为库面的吹程，km。坝顶（或防浪墙顶）高程按式（3）确定，并选用其中的大值
坝顶高程=设计洪水位+Δhs
坝顶高程=校核洪水位+Δhj 
(3)
式中，Δhs、Δhj；分别为由式（1）计算出的设计洪水位和校核洪水位时的超高。如坝顶设防浪墙时，坝顶应不低于校核洪水位。
坝顶宽度根据设备（如闸门启闭机）布置、运行、检修、施工和交通等要求确定，并应满足抗震、防汛以及其他特殊要求，且常态混凝土坝顶宽度不小于3m，碾压混凝土坝顶宽度不小于5m。由于布置上的要求，有时需将坝顶部分地伸出坝外；若坝顶要求很宽，可做成拱梁结构型式，见图2。
溢流重力坝 坝顶溢流的重力坝。大都布置在河床的主流部位，用导墙与非溢流重力坝分开。
坝顶溢流方式有开敞式和胸墙式（又称大孔口式）。前者泄水能力随堰上水头增大而迅速增加，超泄能力较大，有利于保坝；后者堰顶高程位于防洪限制水位以下，预泄能力较强。有的工程在溢流重力坝顶部设活动胸墙（如中国湖北省陆水溢流重力坝），兼有两者的优点。有的坝当淹没损失不大时，可不设闸门，堰顶与正常蓄水位齐平。
溢流堰的孔口尺寸和布置取决于多种因素，如洪水设计标准、洪水预报能力、下游防洪要求、库水位壅高限制、允许单宽流量、排冰、排污和枢纽布置要求等。设计时，一般先拟定若干个孔口布置方案，分别进行水库调洪演算，求出各方案的调洪库容、设计和校核洪水位及相应的最大下泄流量，进行消能工布置，然后估算枢纽造价和淹没损失，根据技术经济比较选择最优方案。溢流堰的孔口尺寸最好能与闸门定型尺寸匹配，并与坝体横缝间距协调。
溢流重力坝常见的横缝布置，有墩间分缝和跨中分缝两种方式，见图1。
（1）墩间分缝。在闸墩中间分缝。相邻坝段发生不均匀沉降时，不影响闸门启闭，但闸墩较厚，溢流前缘增长，钢筋用量也较多，适用于地基较差的情况。
（2）跨中分缝。在闸孔间分缝，适用于地基较好、相邻坝段沉降均匀的情况。
溢流重力坝的剖面，除应满足强度和稳定要求外，还要符合泄水要求，溢流面由顶部曲线、坡面直线和反弧曲线组成。溢流重力坝的上游面应与两侧非溢流重力坝的上游面保持一致。当需要的溢流堰头部较宽时，可将头部部分地悬出上游坝面之外，见图2。溢流重力坝的防渗排水布置也要与两侧非溢流重力坝的防渗排水布置相协调。溢流坝面的混凝土应采用高强度混凝土并满足平整度的要求，提高其抗冲蚀、耐磨和耐久性能。坝面在必要时采取掺气减蚀措施。
溢流重力坝的坝顶，一般设有闸墩、闸门、启闭台、工作桥和交通桥，坝顶结构布置见图3。
溢流重力坝的下游消能方式主要有：底流消能、挑流消能、面流消能和消力戽消能。
溢流重力坝单宽流量常需要通过技术经济比较选定。单宽流量大，溢流坝总长度较短，闸门和桥梁较少，下游消能设施的宽度也较小，有利于在河床中布置水电站厂房和通航建筑物；但单宽流量大，增加了坝体受力的不利条件和消能防冲设施的复杂性，且闸门高度随之加大，闸门结构也较复杂。对下游河床不同基岩情况过去常采用的单宽流量为：对于软弱或裂隙发育的岩基，为30～60m3/(s·m)；对于较好或裂隙不发育的岩基，为60～90m3/(s·m)；对于坚硬或很少裂隙的岩基，为90～120m3/(s·m)。到20世纪后半期，随着下游消能设施的不断完善、闸门允许尺寸的加大，溢流重力坝采用的单宽流量亦在增大，例如委内瑞拉106m高的古里坝，单宽流量达到344m3/(s·m)；中国128m高的陕西省安康溢流重力坝，单宽流量也达到332m3/(s·m)。但均未得到实际过流的检验。
宽缝重力坝 将坝段间横缝的中部扩宽而形成宽横缝的重力坝。宽缝重力坝的结构布置如图所示。在水平截面上，宽缝位于横缝中部，上、下游形成大头。宽缝宽度一般为坝段总宽的20％～40％，上游头部的厚度(tu)，应考虑改善应力、设置坝内排水管和廊道系统以及防渗、抗冻、抗震等要求，最小厚度一般为0.07～0.10倍坝面作用水头，且不小于3m。下游头部厚度(td)）应能满足应力和抗震要求，也不小于3m。宽缝用渐变段与头部连接。在横剖面上，宽缝向下延伸至坝基面，向上不达到坝顶，宽缝用渐变段封闭。宽缝重力坝的上、下游坝面常做成折坡，上部铅直，上游面下部坡率（n）为0.15～0.35，下游面下部坡率（m）为0.6～0.8，n、m及折坡点位置需根据保证稳定和强度以及节省工程量的原则，经优化确定。
宽缝重力坝的抗滑稳定分析，取一个坝段为计算单元，抗滑稳定分析方法与实体重力坝相同。宽缝重力坝的应力分析通常用材料力学法，沿高度取若干个水平截面计算。先将实际水平截面化引为I字形截面，仍假定Oy沿截面全长呈直线分布，则τ呈分段（上游头部、中部、下游头部）二次曲线分布，OI呈分段三次曲线分布。由边界条件和分段处微分体的平衡条件即可求出水平截面上的应力分量。对于高坝或复杂地基，应力分析宜采用有限元法。
与实体重力坝相比，宽缝重力坝具有如下优点：①可有效地降低坝底和坝内扬压力，并适于在上游采取斜坡面，利用水重提高稳定性，从而有利于减少坝体工程量。②施工期散热条件好，温控费用小。③当各坝段地基差异大时，可以通过调整宽缝尺寸以保持各坝段外形轮廓基本一致。④便于在宽缝内布置导流孔、泄水孔、引水管等。它的缺点是模板用量较大，倒悬部分施工较困难。相对于实体重力坝，对坝顶溢流的适应性较差。
法国萨朗（Sarrans）坝是世界上最早的宽缝重力坝。俄罗斯布拉茨克（БpaTcк）坝是世界上最高的宽缝重力坝，坝高125m。故县坝是中国最高的宽缝重力坝，坝高125m。
空腹坝 在坝内沿坝轴线方向设置大尺寸空腔，但留有坝底板的坝。重力坝中设置空腹的称为空腹重力坝，拱坝中设置空腹的称为空腹拱坝。
空腹坝的剖面设计，可先按实体坝拟定剖面然后再设置空腹。空腹坝一般在空腹内设置水电站机组，空腹的位置、体形和尺寸根据运用要求和坝体应力状态确定。空腹顶部一般为拱形。其他构造与实体坝类似，但廊道系统可适当简化。
空腹坝的应力状态比较复杂，应力分析可采用有限元法，并借助结构模型试验验证。
空腹坝与实体坝相比，主要优点是：①空腹为布置水电站厂房、坝内检查、性态观测、基础灌浆、施工期混凝土散热、排水减压等提供了有利条件。②减少坝体工程量和空腹下部地基处理工程量。主要缺点是钢筋和模板用量大，特别是空腹周边的倒悬部分增加了施工难度。空腹坝适用于河谷狭窄、洪水流量大、坝后式地面厂房布置有困难的中、高坝。
中国广东省枫树坝是中国已建最高的空腹重力坝。
腹拱坝 在坝内沿坝轴线方向设置大尺寸空腔，依靠前后两腿将荷载传至地基的坝。在重力坝内设置腹拱的称为腹拱重力坝，在拱坝内设置腹拱的称为腹拱拱坝。腹拱坝与空腹坝传递荷载的方式不同，前者通过前后两腿（上游侧为前腿，下游侧为后腿）将荷载传至地基，后者则通过坝底板将荷载传至地基。有的腹拱坝在空腔下也设底板，但它与前后腿之间设有永久缝，底板只起护底和空腔内建筑物基础的作用。
在拟定腹拱体形时，可参考以下经验：开孔率（空腔面积与剖面总面积之比）一般为10％～30％，空腔底宽约占总坝底宽的1／3，空腔顶拱为椭圆形或复合圆弧形，椭圆长短轴之比约为3：2，长轴方向接近水压力和坝体自重的合力方向，上部稍向上游倾斜，前后腿呈前弓后蹬态势（见图）。
腹拱坝的优缺点基本上同空腹坝，不过腹拱坝更有利于降低坝底面扬压力；腹拱坝底部应力分布也较均匀，特别是坝踵压应力较大。
1958年中国清华大学首先提出腹拱重力坝新坝型，牛路岭坝是中国已建的最高的腹拱重力坝，坝高90.5m。1978年建成的湖南省凤滩坝是中国最高的腹拱拱坝，坝高112.5m。
预应力重力坝 对坝体施加预加应力以提高大坝抗滑稳定性、改善坝体应力分布的重力坝。预加应力措施主要有钢缆锚固法、施加推力法和施工分缝法。
钢缆锚固法（图1）将钢缆插进临近上游坝面的预留或后钻的锚孔中，钢缆下端用胶结材料锚固于完整的基岩内，上端锚定于坝顶的锚头上，用千斤顶施加预张力，预张力以提高大坝抗滑力，并增加坝踵区的压应力。预张力一般是根据库满时大坝抗滑稳定的要求和坝踵不出现拉应力的原则确定的。如果在库空时坝趾区出现拉应力，则可在拉力区内布设钢筋并锚固在基岩内。由于钢缆应力松弛，设计预张力需留有10％～20％的裕度，也可在预张力损失后，再用千斤顶进行补偿。实践经验表明，对于低坝，钢缆锚固可节省混凝土工程量30％～40％，总造价可降低10％～20％，但对于中、高坝，经济效益较低。钢缆锚固法更多的是用于已建重力坝的加高加固，中国吉林省丰满重力坝和湖南省双牌重力坝就曾用此法加固。
施加推力法（图2）在坝趾处设活动宽缝，缝的一侧为坝体，另一侧为设在基岩中的支撑块，用千斤顶在活动缝中施加推力。推力方向与水平面的夹角愈小，对大坝抗滑稳定愈有利，但对改善坝踵区应力效果愈小；反之，有利于消除坝踵区拉应力，但对提高大坝稳定的作用较小。施加推力的方向和大小，要通过计算确定。此法总体效果不大。
施工分缝法（图3）施工时适当布置施工纵缝，在大坝完建后进行纵缝灌浆，以施加预应力。此法除利用坝体浇筑块的自重调整坝体和坝基的应力分布外，还可通过纵缝灌浆压力调整应力分布。此法简单、经济，但不能提高大坝的抗滑稳定性。
预应力重力坝的设计基本上与一般重力坝相同，只是在计算时增加一项荷载-预加的力。
整体重力坝 不设永久性缝，以整体作用抗御外荷载的重力坝。整体重力坝适用于河谷狭窄、岸坡较陡、侧向稳定不足，或河床中部基岩抗剪强度较低而两岸基岩抗剪强度较高的高坝。根据地形、地质条件，坝轴线在平面上可布置成直线、折线和向上游微凸的圆弧线。整体重力坝在施工期仍留有临时性缝，待工程完工坝体温度冷却到准稳定温度后，于温度较低季节再进行接缝灌浆，将各坝块连接成整体。
整体重力坝的应力分析可采用有限元法或结构模型试验法，也可采用拱梁分载法的各种简化方法（如只作水平径向变位调整）。由于整体重力坝的水平拱（梁）作用较小，可取单宽坝条进行应力分析，而将水平拱（梁）的作用视为安全裕度。
整体重力坝的主要优点是：①具有空间结构作用，坝体工程量较设有永久性横缝的重力坝稍小；②当个别坝段抗滑力不足时，可由相邻坝段提供补偿；③提高岸坡坝段侧向稳定性和侧向抗震能力；④节省横缝止水设备及减少可能渗水的通道。其主要缺点是：①对温度变化和地基不均匀沉降比较敏感，坝体容易因此产生裂缝；②增加了横缝灌浆的工作量，灌浆时间也受到限制。黄河上的刘家峡大坝是中国最高的整体重力坝，坝高147m。
拱形重力坝 坝轴线在平面上向上游凸出，呈较小曲率圆弧形的重力坝。拱形重力坝一般是整体拱形重力坝。当两岸上部岩性较差，不宜承担水平推力时，可将上部坝体用永久性横缝分开，削弱水平拱的作用，下部坝体仍为整体，成为部分整体拱形重力坝。
拱形重力坝的结构作用与整体重力坝相似，但拱形重力坝的水平拱作用比整体重力坝的水平梁（拱）作用稍强。拱形重力坝一般仍按整体重力坝简化设计，将拱的作用视为安全裕度；应力分析要求较高时可采用有限元法、简化的拱梁分载法计算，或进行结构模型试验。
中国最高的拱形重力坝是贵州省乌江渡大坝，为坝高165m的部分整体拱形重力坝。
