关于dl 5073-2000水工建筑物抗震设计规范

'备案号中华人民共和国电力行业标准水工建筑物抗震设计规范发布实施www.bzfxw.com中华人民共和国国家经济贸易委员会发布PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建竡www.fineprint.cn 中华人民共和国电力行业标准水工建筑物抗震设计规范主编单位中国水利水电科学研究院批准部门中华人民共和国国家经济贸易委员会批准文号国经贸电力号www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 前言本规范是根据原能源部水利部水利水电规划设计总院水规设便字第号文的通知由中国水利水电科学研究院会同有关设计研究院和高等院校对原水利电力部于年发布试行的水工建筑物抗震设计规范进行修订而成本规范在修订过程中主编单位会同各协编单位开展了广泛的专题研究调查总结了近年来国内外大地震的经验教训吸收采用了地震工程新的科研成果考虑了我国的经济条件和工程实际提出修订稿后在全国广泛征求了有关设计施工科研教学单位及管理部门和有关专家的意见经过反复讨论修改和试设计最后由电力工业部水电水利规划设计管理局会同水利部水利水电规划设计管理局组织审查定稿本规范为强制性行业标准替代原水工建筑物抗震设计规范本规范共分章和个标准的附录附录为标准的附录这次修订的主要内容有进一步明确了规范适用的烈度范围水工建筑物等级和类型并扩大了建筑物类型和坝高的适用范围增加了对重要水工建筑物进行专门的工程场地地震危险性分析以确定地震动参数的要求并给出了相应的设防概率水准增加了场地分类标准并相应修改了设计反应谱改进了地基中可液化土判别和抗液化措施根据年国家批准发布的水利水电工程结构可靠度设计统一标准的原则和要求在保持规范连续性的条件下区别不同情况把各类主要水工建筑物的抗震计算从定值安全系数法向分项系数概率极限状态的体系转轨套改并给出了各类水工建筑物相应的结构系数采用www.bzfxw.com了对混凝土水工建筑物以计入结构地基和库水相互作用的动力PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 法为主和拟静力法为辅的抗震计算方法对土石坝采用按设计烈度取相应动态分布系数的拟静力抗震计算方法在编写的格局上改为按水工建筑物类型分章各章分别给出抗震计算和抗震措施并补充了内容希望有关单位在执行本规范的过程中结合工程实际注意总结经验和积累资料如发现需要修改和补充之处请将意见和有关资料寄交电力工业部水工建筑物设计标准化技术委员会以便今后再次修订时考虑本规范的修订主编单位为中国水利水电科学研究院本规范的修订参编单位为电力工业部昆明勘测设计研究院电力工业部西北勘测设计研究院上海市水利工程设计研究院大连理工大学和河海大学本规范由原能源部水利部水利水电规划设计总院提出修订本规范由电力工业部水电水利规划设计管理局归口本规范主要起草人为陈厚群侯顺载郭锡荣苏克忠王钟宁杨佳梅卫明林皋方大凤黄家森李瓒梁爱虎武清玺王锡忠师接劳本规范由电力工业部水电水利规划设计管理局负责解释www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 目次总则术语符号场地和地基地震作用和抗震计算土石坝重力坝拱坝水闸水工地下结构进水塔水电站压力钢管和地面厂房附录标准的附录土石坝的抗震计算www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 总则为做好水工建筑物的抗震设计减轻地震破坏及防止次生灾害特制定本规范适用范围主要适用于设计烈度为度的级的碾压式土石坝混凝土重力坝混凝土拱坝平原地区水闸溢洪道地下结构进水塔水电站压力钢管和地面厂房等水工建筑物的抗震设计设计烈度为度时可不进行抗震计算但对级水工建筑物仍应按本规范采取适当的抗震措施设计烈度高于度的水工建筑物或高度大于的壅水建筑物其抗震安全性应进行专门研究论证后报主管部门审查批准按本规范进行抗震设计的水工建筑物能抗御设计烈度地震如有局部损坏经一般处理后仍可正常运行水工建筑物工程场地地震烈度或基岩峰值加速度应根据工程规模和区域地震地质条件按下列规定确定一般情况下应采用中国地震烈度区划图确定的基本烈度基本烈度为度或度以上地区的坝高超过或库容大于亿的大型工程以及基本烈度为度及度以上地区坝高超过的大型工程其设防依据应根据专门的地震危险性分析提供的基岩峰值加速度成果评定水工建筑物应根据其重要性和工程场地基本烈度按表www.bzfxw.com确定其工程抗震设防类别PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 表工程抗震设防类别工程抗震设防类别建筑物级别场地基本烈度甲壅水乙非壅水壅水丙非壅水丁各类水工建筑物抗震设计的设计烈度或设计地震加速度代表值应按下列规定确定一般采用基本烈度作为设计烈度工程抗震设防类别为甲类的水工建筑物可根据其遭受强震影响的危害性在基本烈度基础上提高度作为设计烈度凡按作专门的地震危险性分析的工程其设计地震加速度代表值的概率水准对壅水建筑物应取基准期年内超越概率为对非壅水建筑物应取基准期年内超越概率为其它特殊情况需要采用高于基本烈度的设计烈度时应经主管部门批准施工期的短暂状况可不与地震作用组合空库时如需要考虑地震作用可将设计地震加速度代表值减半进行抗震设计坝高大于库容大于亿的水库如有可能发生大于度的水库诱发地震时应在水库蓄水前就进行地震前期监测水工建筑物的抗震设计宜符合下列基本要求结合抗震要求选择有利的工程地段和场地避免地基和邻近建筑物的岸坡失稳选择安全经济合理的抗震结构方案和抗震措施在设计中从抗震角度提出对施工质量的要求和措施便于震后对遭受震害的建筑物进行检修重要水库宜设www.bzfxw.com置泄水建筑物隧洞等保证必要时能适当地降低库水位PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 设计烈度为度时工程抗震设防类别为甲类的水工建筑物应进行动力试验验证并提出强震观测设计必要时在施工期宜设场地效应台阵以监测可能发生的强震工程抗震设防类别为乙类的水工建筑物宜满足类似要求引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中应用而构成本标准的条文在标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修改使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性建筑抗震设计规范水利水电工程结构可靠度设计统一标准?水工混凝土结构设计规范混凝土重力坝设计规范水利水电枢纽工程等级划分及设计标准山区丘陵区部分水闸设计规范水工隧洞设计规范水电站压力钢管设计规范混凝土拱坝设计规范水利水电枢纽工程等级划分及设计标准平原滨海部分碾压式土石坝设计规范水电站进水口设计规范水电站厂房设计规范按本规范进行水工建筑物抗震设计时尚应符合有关标准规范的要求同级行业标准规范中有关水工建筑物抗震方面的规定不符合本规范的应以本规范为准www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 术语符号术语抗震设计地震区的工程结构所进行的一种专项设计一般包括抗震计算和抗震措施两个方面基本烈度年期限内一般场地条件下可能遭遇超越概率为的地震烈度一般为中国地震烈度区划图上所标示的地震烈度值对重大工程应通过专门的场地地震危险性评价工作确定设计烈度在基本烈度基础上确定的作为工程设防依据的地震烈度水库诱发地震由于水库蓄水或大量泄水而引起库区及附近发生的地震地震动由地震引起的岩土运动地震作用地震动施加于结构上的动态作用地震动峰值加速度地震动过程中地表质点运动加速度的最大绝对值设计地震加速度由专门的地震危险性分析按规定的设防概率水准所确定的或一般情况下与设计烈度相对应的地震动峰值加速度地震作用效应地震作用引起的结构内力变形裂缝开展等动态效应地震液化www.bzfxw.com地震动引起的饱和砂土粉土和少粘性土颗粒趋于紧密孔PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 隙水压力增大有效应力趋近于零的现象设计反应谱抗震设计中所采用的一定阻尼比的单质点体系在地震作用下的最大加速度反应随体系自振周期变化的曲线一般以其与地震动最大峰值加速度的比值表示动力法按结构动力学理论求解结构地震作用效应的方法时程分析法由结构基本运动方程输入地震加速度记录进行积分求得整个时间历程内结构地震作用效应的方法振型分解法先求解结构对应其各阶振型的地震作用效应后再组合成结构总地震作用效应的方法各阶振型效应用时程分析法求得后直接叠加的称振型分解时程分析法用反应谱法求得后再组合的称振型分解反应谱法平方和方根法取各阶振型地震作用效应的平方总和的方根作为总地震作用效应的振型组合方法完全二次型方根法取各阶振型地震作用效应的平方项和不同振型耦联项的总和的方根作为总地震作用效应的振型组合方法地震动水压力地震作用引起的水体对结构产生的动态压力地震动土压力地震作用引起的土体对结构产生的动态压力拟静力法将重力作用设计地震加速度与重力加速度比值给定的动态分布系数三者乘积作为设计地震力的静力分析方法地震作用的效应折减系数www.bzfxw.com由于地震作用效应计算方法的简化而引入的对地震作用效应PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 进行折减的系数自振周期结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间对应于第振型的自振周期称基本自振周期基本符号作用和作用效应水平向设计地震加速度代表值竖向设计地震加速度代表值设计反应谱地震作用的效应折减系数地震主动动土压力代表值产生地震惯性力的建筑物总重力作用的标准值作用在质点的水平向地震惯性力的代表值水深处的地震动水压力代表值建筑物单位宽度迎水面的总地震动水压力代表值质点的动态分布系数重力加速度材料性能和几何参数材料性能的标准值几何参数的标准值标准贯入锤击数临界锤击数水体质量密度的标准值分项系数极限状态设计结构的作用效应结构的抗力结构重要性系数www.bzfxw.com设计状况系数PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 地震作用的代表值永久作用的标准值可变作用的标准值永久作用的分项系数可变作用的分项系数承载能力极限状态的结构系数材料性能的分项系数其他附属结构和主体结构质量比值附属结构和主体结构的基本频率比值特征周期结构自振周期www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 场地和地基场地水工建筑物的场地选择应在工程地质勘察和专门工程地质研究的基础上按构造活动性边坡稳定性和场地地基条件等进行综合评价可按表划分为有利不利和危险地段宜选择对建筑物抗震相对有利地段避开不利地段未经充分论证不得在危险地段进行建设表各类地段的划分地段类别构造活动性边坡稳定性场地地基条件岩体完距坝址范围内无活动断层库区抗震稳定有利地段整边坡无大于等于级的地震活动性好稳定枢纽区内有长度小于的活动断枢纽区层库区有长度大于的活动断层库区边坡抗震稳定不利地段或有过大于等于级但小于级的地震稳定条件性差活动或有诱发强水库地震的可能较差枢纽区边坡稳定枢纽区内有长度大于等于的活条件极差地基可能危险地段动断层库区有过大于等于级的地震可产生大失稳活动有伴随地震产生地震断裂的可能规模崩塌滑坡水工建筑物开挖后的场地土类型宜根据土层剪切波速按表划分场地类别应根据场地土类型和场地覆盖层厚度划分为四www.bzfxw.com类并宜符合表的规定PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 表场地土类型的划分场地土类型土层剪切波速?代表性岩土名称坚硬场地土岩石及密实的砂卵石层中硬场地土中密稍密的砂砾石粗中砂及坚硬粘土中软场地土稍密的砾粗中砂软粘土软弱场地土淤泥淤泥质土松散的砂人工杂土注为土层剪切波速为土层平均剪切波速取建基面下内且不深于场地覆盖层厚度的各土层剪切波速按土层厚度加权的平均值表场地类别的划分场地覆盖层厚度场地土类型坚硬场地土中硬场地土中软场地土软弱场地土在水工建筑物场地范围内岩体结构复杂有软弱结构面或夹泥层不利组合边坡稳定条件较差时应查明在设计烈度的地震作用下不稳定边坡的分布估计可能的危害程度提出处理措施地基水工建筑物地基的抗震设计应综合考虑上部建筑物的型式荷载水力和运行条件以及地基和岸坡的工程地质水www.bzfxw.com文地质条件对于坝闸等壅水建筑物的地基和岸坡应要求在PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 设计烈度的地震作用下不发生失稳破坏和渗透破坏避免产生影响建筑物使用的有害变形水工建筑物的地基和岸坡中的断裂破碎带及层间错动等软弱结构面特别是缓倾角夹泥层和可能发生泥化的岩层应根据其产状埋藏深度边界条件渗流情况物理力学性质以及建筑物的设计烈度论证其在设计烈度的地震作用下不致发生失稳和超过允许的变形必要时应采取抗震措施地基中液化土层的判别可按水利水电工程地质勘察规范中的有关规定进行评价地基中的可液化土层可根据工程的类型和具体情况选择采用以下抗震措施挖除可液化土层并用非液化土置换振冲加密重夯击实等人工加密的方法填土压重桩体穿过可液化土层进入非液化土层的桩基混凝土连续墙或其它方法围封可液化地基重要工程地基中的软弱粘土层应进行专门的抗震试验研究和分析一般情况下地基中的软弱粘土层的评价可采用以下标准液性指数无侧限抗压强度标准贯入锤击数灵敏度地基中的软弱粘土层可根据建筑物的类型和具体情况选择采用以下抗震措施挖除或置换地基中的软弱粘土预压加固压重和砂井排水桩基或复合地基www.bzfxw.com水工建筑物地基和岸坡的防渗结构及其连接部位以及排PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 水反滤结构等应采取措施防止地震时产生危害性裂缝引起渗流量增大或发生管涌流土等险情岩土性质厚度等在水平方向变化很大的不均匀地基应采取措施防止地震时产生较大的不均匀沉陷滑移和集中渗漏并采取提高上部建筑物适应地基不均匀沉陷的措施www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 地震作用和抗震计算地震动分量及其组合一般情况下水工建筑物可只考虑水平向地震作用设计烈度为度的级下列水工建筑物土石坝重力坝等壅水建筑物长悬臂大跨度或高耸的水工混凝土结构应同时计入水平向和竖向地震作用严重不对称空腹等特殊型式的拱坝以及设计烈度为度的级双曲拱坝宜对其竖向地震作用效应作专门研究一般情况下土石坝混凝土重力坝在抗震设计中可只计入顺河流方向的水平向地震作用两岸陡坡上的重力坝段宜计入垂直河流方向的水平向地震作用重要的土石坝宜专门研究垂直河流方向的水平向地震作用混凝土拱坝应同时考虑顺河流方向和垂直河流方向的水平向地震作用闸墩进水塔闸顶机架和其它两个主轴方向刚度接近的水工混凝土结构应考虑结构的两个主轴方向的水平向地震作用当同时计算互相正交方向地震的作用效应时总的地震作用效应可取各方向地震作用效应平方总和的方根值当同时计算水平向和竖向地震作用效应时总的地震作用效应也可将竖向地震作用效应乘以的遇合系数后与水平向地震作用效应直接相加地震作用的类别一般情况下水工建筑物抗震计算应考虑的地震作用为建筑物自重和其上的荷重所产生的地震惯性力地震动土压力和www.bzfxw.com水平向地震作用的动水压力PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 除面板堆石坝外土石坝的地震动水压力可以不计地震浪压力和地震对渗透压力浮托力的影响可以不计地震对淤沙压力的影响一般可以不计此时计算地震动水压力的建筑物前水深应包括淤沙深度当高坝的淤沙厚度特别大时地震对淤沙压力的影响应作专门研究设计地震加速度和设计反应谱除按规定的概率水准由专门的地震危险性分析确定水平向设计地震加速度代表值外其余应根据设计烈度按表取值表水平向设计地震加速度代表值设计烈度注?竖向设计地震加速度的代表值应取水平向设计地震加速度代表值的?www.bzfxw.com图设计反应谱PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 设计反应谱应根据场地类别和结构自振周期按图采用各类水工建筑物的设计反应谱最大值的代表值应按表的规定取值表设计反应谱最大值的代表值建筑物类型重力坝拱坝水闸进水塔及其他混凝土建筑物设计反应谱下限值的代表值应不小于设计反应谱最大值的代表值的不同类别场地的特征周期应按表的规定取值表特征周期场地类别设计烈度不大于度且基本自振周期大于的结构特征周期宜延长地震作用和其他作用的组合一般情况下水工建筑物作抗震计算时的上游水位可采用正常蓄水位多年调节水库经论证后可采用低于正常蓄水位的上游水位土石坝的上游坝坡应根据运用条件选用对坝坡抗震稳定最不利的常遇水位进行抗震计算土石坝的上游坝坡抗震稳定计算需要时应将地震作用和常遇的水位降落幅值组合www.bzfxw.com重要的拱坝及水闸的抗震强度计算宜补充地震作用和PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 常遇低水位组合的验算结构计算模式和计算方法各类水工建筑物抗震计算中地震作用效应的计算模式应与相应设计规范规定的计算模式相同除了窄河谷中的土石坝和横缝经过灌浆的重力坝外重力坝水闸土石坝均可取单位宽度或单个坝闸段进行抗震计算各类工程抗震设防类别的水工建筑物除土石坝水闸应分别按第章规定外地震作用效应计算方法应按表的规定采用其中工程抗震设防类别为乙丙类的水工建筑物其地震作用效应的计算方法应按本规范各类水工建筑物章节中的有关条文规定采用表地震作用效应的计算方法工程抗震设防类别地震作用效应的计算方法甲动力法乙丙动力法或拟静力法丁拟静力法或着重采取抗震措施采用动力法计算地震作用效应时应考虑结构和地基的动力相互作用与水体接触的建筑物还应考虑结构和水体的动力相互作用但可不计库水可压缩性及地震动输入的不均匀性作为线弹性结构的混凝土建筑物可采用振型分解反应谱法或振型分解时程分析法此时拱坝的阻尼比可在范围内选取重力坝的阻尼比可在范围内选取其它建筑物可取采用振型分解反应谱法计算地震作用效应时可由各阶振型的地震作用效应按平方和方根法组合当两个振型的频率差www.bzfxw.com的绝对值与其中一个较小的频率之比小于时地震作用效应PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 宜采用完全二次型方根法组合?式中地震作用效应分别为第阶第阶振型的地震作用效应计算采用的振型数第阶和第阶的振型相关系数分别为第阶第阶振型的阻尼比圆频率比?分别为第阶第阶振型的圆频率地震作用效应影响不超过的高阶振型可略去不计采用集中质量模型时集中质量的个数不宜少于地震作用效应计算中采用的振型数的倍采用时程分析法计算地震作用效应时宜符合下列规定应至少选择类似场地地震地质条件的条实测加速度记录和条以设计反应谱为目标谱的人工生成模拟地震加速度时程设计地震加速度时程的峰值应按或的规定采用不同地震加速度时程计算的结果应进行综合分析以确定设计验算采用的地震作用效应当采用拟静力法计算地震作用效应时沿建筑物高度作用于质点的水平向地震惯性力代表值应按下式计算?式中作用在质点的水平向地震惯性力代表值www.bzfxw.com地震作用的效应折减系数除另有规定外取PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 集中在质点的重力作用标准值质点的动态分布系数应按本规范各类水工建筑物章节中的有关条文规定采用重力加速度水工混凝土材料动态性能除水工钢筋混凝土结构外的混凝土水工建筑物的抗震强度计算中混凝土动态强度和动态弹性模量的标准值可较其静态标准值提高混凝土动态抗拉强度的标准值可取为动态抗压强度标准值的在混凝土水工建筑物的抗震稳定计算中动态抗剪强度参数的标准值可取静态标准值当采用拟静力法计算地震作用效应时应取静态均值各类极限状态下的材料动态性能的分项系数可取静态作用下的值承载能力分项系数极限状态抗震设计各类水工建筑物的抗震强度和稳定应满足下列承载能力极限状态设计式式中结构重要性系数应按的规定取值设计状况系数可取结构的作用效应函数永久作用的分项系数永久作用的标准值可变作用的分项系数www.bzfxw.com可变作用的标准值PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 地震作用的分项系数地震作用的代表值几何参数的标准值承载能力极限状态的结构系数结构的抗力函数材料性能的标准值材料性能的分项系数各类水工建筑物在地震作用下应验算的极限状态及其相应的结构系数均应按本规范相应建筑物章节中的有关规定采用与地震作用组合的各种静态作用的分项系数和标准值应按各类建筑物相应的设计规范规定采用凡在这些规范中未规定分项系数的作用和抗力或在抗震计算中引入地震作用的效应折减系数时分项系数均可取为钢筋混凝土结构构件的抗震设计在按本规范确定地震作用效应后应按进行截面承载力抗震验算当采用动力法计算地震作用效应时应对地震作用效应进行折减折减系数可取为附属结构的抗震计算在水工建筑物附属结构的地震作用效应计算中当附属结构和主体结构的质量比值及基本频率比值符合下列条件之一时附属结构与主体结构可不作耦联分析且或不作耦联分析的附属结构可取与主体结构连接处的加速度作为附属结构地震作用效应计算中的地震输入当不作耦联分析的附属结构和主体结构可视为刚性连接www.bzfxw.com时附属结构的质量应作为主体结构的附加质量PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 地震动土压力地震主动动土压力代表值可按式计算并应取式中按号计算结果中的大值?式中地震主动动土压力代表值土表面单位长度的荷重挡土墙面与垂直面夹角土表面和水平面夹角土的高度土的重度的标准值土的内摩擦角地震系数角挡土墙面与土之间的摩擦角计算系数动力法计算地震作用效应时取拟静力法计算地震作用效应时一般取对钢筋混凝土结构取地震被动动土压力应经专门研究确定www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 土石坝抗震计算土石坝应采用拟静力法进行抗震稳定计算设计烈度为度的以上土石坝或地基中存在可液化土时应同时用有限元法对坝体和坝基进行动力分析综合判断其抗震安全性土石坝动力分析的要求见附录中的拟静力法进行抗震稳定计算时对于均质坝厚斜墙坝和厚心墙坝可采用瑞典圆弧法按规定进行验算其作用效应和抗力的计算公式见附录中的对于级及以上土石坝宜同时采用简化毕肖普法对于夹有薄层软粘土的地基以及薄斜墙坝和薄心墙坝可采用滑楔法计算在拟静力法抗震计算中质点的动态分布系数应按表的规定采用表中在设计烈度为度时分别取和表土石坝坝体动态分布系数坝高坝高www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 级坝宜通过动力试验测定土体的动态抗剪强度当动力试验给出的动态强度高于相应的静态强度时应取静态强度值粘性土和紧密砂砾等非液化土在无动力试验资料时宜采用静态有效抗剪强度指标其中对堆石砂砾石等粗粒无粘性土可采用对数函数或指数函数表达的非线性静态抗剪强度指标混凝土面板堆石坝的动水压力可按和确定采用瑞典圆弧法进行抗震稳定计算时其结构系数应取采用简化毕肖普法时相应的结构系数应比采用瑞典圆弧法时的值提高抗震措施地震区修建土石坝宜采用直线的或向上游弯曲的坝轴线不宜采用向下游弯曲的折线形的或形的坝轴线设计烈度为度时宜选用堆石坝防渗体不宜选用刚性心墙的型式选用均质坝时应设置内部排水系统降低浸润线确定地震区土石坝的安全超高时应包括地震涌浪高度可根据设计烈度和坝前水深取地震涌浪高度为对库区内可能因地震引起的大体积塌岸和滑坡而形成的涌浪应进行专门研究设计烈度为度时安全超高应计入坝和地基在地震作用下的附加沉陷设计烈度为度时宜加宽坝顶采用上部缓下部陡的断面坝坡可采用大块石压重或土体内加筋应加强土石坝防渗体特别是在地震中容易发生裂缝的坝体顶部坝与岸坡或混凝土等刚性建筑物的连接部位应在防渗体上下游面设置反滤层和过渡层且必须压实并适当加厚应选用抗震性能和渗透稳定性较好且级配良好的土石料www.bzfxw.com筑坝均匀的中砂细砂粉砂及粉土不宜作为地震区的筑坝材PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 料对于粘性土的填筑密度以及堆石的压实功能和设计孔隙率应按及其补充规定中的有关条文执行设计烈度为度时宜采用其规定范围值的高限对于无粘性土压实要求浸润线以上材料的相对密度不低于浸润线以下材料的相对密度则根据设计烈度大小选用对于砂砾料当大于的粗料含量小于时应保证细料的相对密度满足上述对无粘性土压实的要求并按此要求分别提出不同含砾量的压实干密度作为填筑控制标准级土石坝不宜在坝下埋设输水管当必须在坝下埋管时宜采用钢筋混凝土管或铸铁管且宜置于基岩槽内其管顶与坝底齐平管外回填混凝土应做好管道连接处的防渗和止水管道的控制闸门应置于进水口或防渗体上游端www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 重力坝抗震计算重力坝抗震计算应进行坝体强度和整体抗滑稳定分析重力坝分析应以同时计入弯曲和剪切变形的动静材料力学法为基本分析方法对于工程抗震设防类别为甲类或结构复杂或地基条件复杂的重力坝宜补充作有限元法动力分析重力坝抗滑稳定分析应按抗剪断强度公式计算坝基岩体内有软弱夹层缓倾角结构面时应核算坝体带动部分基岩的抗滑稳定性此时应进行专门研究重力坝抗震计算应按规定采用动力法或拟静力法对于工程抗震设防类别为乙丙类的设计烈度小于度且坝高小于等于的重力坝可采用拟静力法重力坝的动力分析方法应采用振型分解反应谱法对特殊重要的重力坝宜按规定补充进行时程分析法计算采用动力法验算重力坝坝体强度和坝基面上抗滑稳定时抗压和抗拉强度结构系数应分别取和抗滑稳定的结构系数应取采用拟静力法计算重力坝地震作用效应时各质点水平向地震惯性力代表值应根据规定进行计算其中的动态分布系数应按下式确定??式中坝体计算质点总数坝高溢流坝的应算至闸墩顶分别为质点的高度www.bzfxw.com产生地震惯性力的建筑物总重力作用的标准值PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 采用拟静力法计算重力坝地震作用效应时水深处的地震动水压力代表值应按下式计算式中作用在直立迎水坝面水深处的地震动水压力代表值水深处的地震动水压力分布系数应按表的规定取值水体质量密度标准值水深单位宽度坝面的总地震动水压力作用在水面以下处其代表值应按下式计算表重力坝动水压力分布系数??与水平面夹角为的倾斜迎水坝面按计算的动水压力代表值应乘以折减系数?迎水坝面有折坡时若水面以下直立部分的高度等于或大于水深的一半可近似取作直立坝面否则应取水面点与坡脚点连线代替坡度采用动力法时可将式计算的地震动水压力www.bzfxw.com折算为与单位地震加速度相应的坝面附加质量PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 采用拟静力法验算重力坝坝体强度和坝基面上抗滑稳定时抗压抗拉强度的结构系数应分别取和抗滑稳定的结构系数应取抗震措施重力坝的体形应简单坝坡避免剧变顶部折坡宜取弧形坝顶不宜过于偏向上游宜减轻坝体上部重量增大刚度并提高上部混凝土等级或适当配筋地基中的断裂破碎带软弱夹层等薄弱部位应采取工程处理措施并适当提高底部混凝土等级坝顶宜采用轻型简单整体性好的附属结构应力求降低高度不宜设置笨重的桥梁和高耸的塔式结构宜加强溢流坝段顶部交通桥的连接并增加闸墩侧向刚度重力坝坝体的断面沿坝轴线方向分布有突变或纵向地形地质条件突变的部位应设置横缝宜选用变形能力大的接缝止水型式及止水材料www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 拱坝抗震计算拱坝抗震计算应进行坝体强度和拱座稳定分析拱坝强度分析方法应以静动力拱梁分载法为基本分析方法对于工程抗震设防类别为甲类或结构复杂或地基条件复杂的拱坝宜补充作有限元法动力分析拱坝的地震作用效应计算应按规定采用动力法或拟静力法对于工程抗震设防类别为乙丙类的设计烈度小于度且坝高小于等于的拱坝可采用拟静力法计算拱坝地震作用效应的动力分析方法宜采用振型分解反应谱法对于特殊重要的混凝土拱坝可按规定用时程分析法进行补充计算拱座稳定分析应以刚体极限平衡法为主按抗剪断强度公式计算对于工程抗震设防类别为甲类的拱坝或地质条件复杂可辅以有限元法或其他方法进行分析论证拱坝拱座包括重力墩稳定的抗震计算可按以下各项规定进行在确定可能滑动的岩块后按坝体动静力计算的最不利成果确定地震时拱端的最大推力及方向在确定可能滑动岩块本身的地震惯性力代表值时应按式计算取当采用动力法时地震作用的效应折减系数取并假定岩块的地震惯性力代表值和拱端推力最大值同时发生根据可能滑动岩块几何特性选择不随时间改变的最不利滑动模式不计地震时岩体内渗透压力变化的影响www.bzfxw.com采用动力法验算拱坝坝体强度时其结构系数应按PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 的规定取值用动力法验算拱座岩体稳定时岩体性能的分项系数取抗剪强度参数取静态均值其相应的结构系数应取采用拟静力法计算拱坝地震作用效应时各层拱圈各质点水平向地震惯性力沿径向作用其代表值应根据规定进行计算其中动态分布系数坝顶取坝基取沿高程按线性内插沿拱圈均匀分布采用拟静力法计算拱坝地震作用效应时水平向地震作用的动水压力代表值可按式计算并乘以规定的动态分布系数和地震作用的效应折减系数采用动力法时可将水平向单位地震加速度作用下的地震动水压力折算为相应的坝面径向附加质量考虑采用拟静力法对拱坝坝体强度和拱座稳定进行抗震计算时结构系数应按的规定取值抗震措施应合理选择坝体体形改善拱座推力方向减小在地震作用下坝体中上部及接近坝基部分的拉应力区双曲拱坝宜校核向上游的倒悬其顶部拱冠部分宜适当倾向下游应加强拱坝两岸坝头岸坡的抗震稳定性避免两岸岩性和岩体结构相差太大或座落在比较单薄的山头上对地基内软弱部位可采用灌浆混凝土塞局部锚固支护等措施加固应严格控制顶部拱座与岸坡接触面的施工质量必要时采取加厚拱座深嵌锚固等措施应做好坝基坝肩防渗帷幕和排水措施并避免压力隧洞离坝肩过近力求降低岩体内渗透压力应加强坝体分缝的构造设计尤其是分缝的止水灌浆温度控制及键槽设计改进止水片的形状及材料以适应地震时接缝多次张开的特点拱坝中上部拱冠附近受拉区及局部压应力较大的部位www.bzfxw.com宜适当布置拱向及梁向抗震钢筋可采取适当提高坝体局部混凝PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 土等级减轻顶部重量并加强其刚度等措施坝顶宜采用轻型简单整体性好的附属结构并减小其突出于坝体的尺寸溢流坝段闸墩间宜设置传递拱向推力的结构应加强顶部交通桥等结构的连接部位采取防止受震脱落的措施www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 水闸抗震计算水闸的抗震计算应包括抗震稳定和结构强度计算对闸室和两岸连接建筑物及其地基应进行抗震稳定计算对各部位的结构构件应进行抗震强度计算水闸地震作用效应计算可采用动力法或拟静力法设计烈度为度的级水闸或地基为可液化土的级水闸应采用动力法进行抗震计算采用拟静力法计算水闸地震作用效应时各质点水平向地震惯性力代表值应根据规定进行计算其中动态分布系数应按表的规定取值采用动力法计算水闸地震作用效应时宜采用振型分解反应谱法采用动力法计算时应把闸室段作为一个整体三维体系可按多质点体系或多跨多层平面刚架或二维杆块结合体系进行计算顺河流方向的地震作用可取前三阶振型垂直河流方向的地震作用一般也取前三阶振型但对于横向支撑系统较复杂的结构宜取前五阶振型验算交通桥工作桥的桥跨支座抗震强度时简支梁支座上的水平向地震惯性力代表值可按下式计算?式中结构重力作用标准值对于固定支座取一孔桥跨上部结构的重量对于活动支座为一孔桥跨上部结构重量的?作用在水闸上的地震动水压力的代表值可按规定计算采用动力法时可将式计算的动水www.bzfxw.com压力折算为与单位地震加速度相应的迎水面附加质量考虑PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 表水闸动态分布系数水闸闸墩闸顶机架岸墙翼墙竖向顺顺及河河顺流流河方方流向向方地地向震震地震垂垂垂直直直河河河流流流方方方向向向地地地震震震注水闸墩底以下取为建筑物高度作用在水闸岸墙和翼墙上的地震主动动土压力的代表值可按规定计算水闸建筑物各部件的结构强度应按进行抗震验算并符合其他有关规定水闸沿基础底面的抗滑稳定在按本规范确定地震作用效应后应按进行抗震验算并符合其他有关规www.bzfxw.com定当采用动力法作地震作用效应计算时应采用与强度验算相PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 一致的地震作用效应验算土基上水闸沿基础底面的抗滑稳定时抗剪强度参数取静态均值结构系数应取抗震措施水闸地基采用桩基时应做好地基与闸底板的连接及防渗措施底板可置齿墙尾坎等措施防止因地震作用使地基与闸底板脱离而产生管涌或集中渗流闸室结构的布置宜力求匀称增强整体性水闸的闸室宜采用钢筋混凝土整体结构分缝应设在闸墩上止水应选用耐久并能适应较大变形的型式和材料关键部位止水缝应采取加强措施宜从闸门启闭机的选型和布置方面设法降低机架桥高度减轻机架顶部的重量机架桥宜做成框架式结构并加强机架桥柱与闸墩和桥面结构的连接在连接部位应增大截面及增加钢筋当机架桥纵梁为预制活动支座时桥梁支座应采用挡块螺栓联结或钢夹板连接等防止落梁的措施机架柱上下端范围内箍筋应加密设计烈度为度时机架柱应在全柱范围内加密箍筋宜提高边墩及岸坡的稳定性防止地震产生河岸变形及附加侧向荷载而引起的闸孔变形适当降低墩后填土高度避免在边墩附近建造房屋或堆放荷重并做好墩后的排水措施级水闸的上游防渗铺盖宜采用混凝土结构并适当布筋做好分缝止水及水闸闸底和两岸渗流的排水措施www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 水工地下结构抗震计算设计烈度为度的地下结构或设计烈度为度的级地下结构均应验算建筑物和围岩的抗震强度和稳定性设计烈度大于度的地下结构当进出口部位岩体破碎和节理裂隙发育时应验算其抗震稳定性计算岩体地震惯性力时可不计其动力放大效应在地下结构的抗震计算中基岩面下及其以下部位的设计地震加速度代表值可取或规定值的?基岩面下不足处的设计地震加速度代表值可按深度作线性插值水工隧洞直段衬砌和埋设管道的横截面可按下列各式计算由地震波传播引起的轴向应力弯曲应力和剪切应力的代表值式中分别为直段衬砌的轴向弯曲和剪切应力的代表值分别为围岩的压缩波和剪切波波速的标准值衬砌材料动态弹性模量和剪变模量标准值www.bzfxw.com隧洞截面等效半径标准值PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 沿线地形和地质条件变化比较复杂的水工隧洞洞群地下竖井水工隧洞的转弯段和分岔段地下厂房等深埋地下洞室及河岸式进出口等浅埋洞室其地震作用效应可在计入结构和围岩相互作用的情况下进行专门研究抗震措施地下结构布线宜避开活动断裂和浅薄山嘴设计烈度为度时不宜在地形陡峭岩体风化裂隙发育的山体中修建大跨度傍山隧洞宜选用埋深大的线路两条线路相交时应避免交角过小地下结构的进出口部位宜布置在地形地质条件良好地段设计烈度为度时宜采取放缓洞口劈坡岩面喷浆锚固或衬砌护面洞口适当向外延伸等措施进出口建筑物应采用钢筋混凝土结构地下结构在设计烈度为度时其转弯段分岔段断面尺寸或围岩性质突变的连接段的衬砌均宜设置防震缝防震缝的宽度和构造应能满足结构变形和止水要求www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 进水塔抗震计算进水塔的抗震计算应包括塔体应力或内力整体抗滑和抗倾覆稳定以及塔底地基的承载力的验算进水塔地震作用效应计算应按规定采用动力法或拟静力法对于工程抗震设防类别为乙丙类的设计烈度小于度且塔高小于等于的非钢筋混凝土结构的进水塔可采用拟静力法计算进水塔地震作用效应的动力分析应考虑塔内外水体以及地基的影响宜采用振型分解反应谱法进水塔塔体抗震计算模式可以作为变截面悬臂梁采用材料力学方法或作为连续体采用有限元法但应与基本荷载组合分析时所采用的相同采用拟静力法计算进水塔地震作用效应时各质点水平向地震惯性力代表值应根据规定进行计算其中为集中在质点的塔体排架及其附属设备的重力作用代表值动态分布系数应按表的规定采用当建筑物高度表进水塔动态分布系数塔体塔顶排架www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 时当时用动力法计算进水塔地震作用效应时塔内外动水压力可分别作为塔内外表面的附加质量考虑按下式计算式中水深处单位高度动水压力附加质量代表值附加质量分布系数对塔内动水压力取对塔外动水压力应按表的规定取值形状系数塔内和圆形塔外取矩形塔塔外应按表的规定取值塔体沿高度平均截面与水体交线包络面积塔体垂直地震作用方向的迎水面最大宽度沿高度的平均值表附加质量分布系数??用拟静力法计算进水塔地震作用效应时可按下式直接计算动水压力代表值式中水深处单位高度塔面动水压力合力的代表值水深处动水压力分布系数对塔内动水压力www.bzfxw.com取对塔外动水压力应按表的规定PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 取值表矩形塔塔外形状系数????????注为平行于地震作用方向的塔宽作用于整个塔面的动水压力合力的代表值其作用点位置在水深处表进水塔动水压力分布系数??塔体前后水深不同时各高程的动水压力代表值或附加质量代表值可分别按两种水深计算后取平均值相连成一排的塔体群垂直于地震作用方向的迎水面平均宽度与塔前最大水深比值?大于时水深处单位高度的塔外动水压力按拟静力法的合力和按动力法的附加质量可分别www.bzfxw.com按下列各式计算PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 动水压力代表值及其附加质量代表值在水平截面的分布对矩形柱状塔体可取沿垂直地震作用方向的塔体前后迎水面均匀分布对圆形柱状塔体可取按规律分布其中为迎水面点法线方向和地震作用方向所交锐角动水压力和附加质量最大分布强度可分别按下列各式计算式中分别为动水压力和附加质量在水深处水平截面的最大分布强度塔体前后迎水面的应取同向验算进水塔在地震作用下的抗滑和抗倾覆稳定以及塔底地基承载力时如地震作用效应是用动力法求得的应乘以地震作用的效应折减系数钢筋混凝土结构进水塔的截面承载力应按规定进行抗震验算在塔体的抗滑和抗倾覆稳定以及塔底地基承载力的抗震验算中应采用与强度验算相一致的地震作用效应非钢筋混凝土结构的进水塔的截面承载力可用拟静力方法按规定进行抗震验算其结构系数应按的规定取值在地震作用下塔基岩石性能的分项系数可取其静态作用下的值但动态承载力的标准值可取静态标准值的倍验算进水塔的抗滑稳定时应按抗剪断强度公式计算验算进水塔的地基承载力时塔基面上的垂直正应力应按材料力学方法计算在抗震验算中进水塔的抗滑稳定结构系数应取此时抗剪强度参数取静态均值抗倾覆稳定结构系数应取塔基面上平均垂直正应力和边缘最大垂直正应力的地基承www.bzfxw.com载力结构系数应分别取和PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 抗震措施高水头引泄大流量的进水塔宜选用刚度大抗倾覆能力及承载力均较大整体性好对抗震有利的箱筒式结构对框架式结构应加强连接点和支撑部件的强度和刚度保证结构的整体性和足够的抗扭刚度进水塔塔身结构在满足运行要求的前提下应力求简单对称质量和刚度变化平缓减少应力集中并有足够刚度沿塔高应适当设置有横向支撑在截面突变处宜加强支撑的刚度塔体宜修建在有足够承载能力的岩基上并有适当埋置深度加强固结灌浆应使岸边式进水塔塔体下部大体积部分尽量贴紧岩体应减轻塔顶启闭机房重量塔身与交通桥连接处及桥墩等抗震薄弱部位应增加桥面和塔顶搭接面积采取柔性连接和防止启闭机交通桥掉落等措施并加强桥墩的抗震能力进水塔群宜排列成行相互连接以增加横向刚度对于级进水塔必须设置事故闸门进口门槽应设置不影响通风的挡板防止地震时零星碎物掉入门槽影响闸门启闭混凝土进水塔的细部构造材料及配筋要求等方面的抗震构造措施应符合的要求www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 水电站压力钢管和地面厂房压力钢管明管可按拟静力法计算地震作用效应各质点水平向地震惯性力代表值可按式计算其中应为包括管道内水体的集中在质点的重力作用标准值动态分布系数应按表的规定采用表压力管道动态分布系数顺轴向垂直轴向注为管道支承点间长度压力钢管在地震作用下的强度和稳定可按的规定验算重力坝坝内埋管可不作抗震验算水电站压力管道的管线应选择坡面变化较平缓的坚实岩基避免高坎深坑崩塌滑坡等地段管线走向宜与地形坡度方向一致明管的镇墩支墩应设置在基岩上宜适当缩短间距加大断面增设锚筋在应力集中部位增加布筋宜加大管道连接结构的柔性并防止地震时管道从支墩滑落重力坝坝内埋管出口处的接头和连接构造应有良好的抗www.bzfxw.com震性能PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 地面厂房厂房下部结构的抗震计算原则和方法同混凝土重力坝在地震作用下厂房的整体抗滑稳定可按抗剪断强度或抗剪强度公式计算并按的有关规定执行在地震作用下厂房地基面上的垂直正应力应按材料力学方法计算基岩承载力和地基面抗拉强度的验算应按有关规定进行基岩动态承载力的标准值可取其静态标准值的倍厂房上部结构的截面承载力应按节有关规定进行抗震验算对级建筑物应取下部结构顶部的加速度作为厂房上部结构的地震输入厂房水下部分的分缝型式及止水应满足抗震的要求宜采用抗震性能较好的止水材料和型式厂房上部结构的抗震措施应按?和的规定执行厂房主机室的风道和机墩连接处宜适当增加布筋岸边厂房宜选择在稳定岸坡和地基地质条件良好的地段厂房后坡宜避开高陡危崖及潜在的不稳定岸坡www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 附录标准的附录土石坝的抗震计算土石坝动力法抗震稳定计算采用有限元法对坝体和地基进行动力分析宜符合下列基本要求按材料的非线性应力应变关系计算地震前的初始应力状态采用试验测定的材料动力变形特性和动态强度采用等效线性化的或非线性时程分析法求解地震应力和加速度反应根据地震作用效应计算沿可能滑裂面的抗震稳定性以及计算由地震引起的坝体永久变形土石坝拟静力法抗震稳定计算可按下列公式确定坝坡抗震稳定的作用效应和抗力的代表值见图?式中圆弧半径滑动体条块宽度条块底面中点切线与水平线的夹角坝坡外水位高出条块底面中点的距离条块底面中点的孔隙水压力代表值www.bzfxw.com条块在坝坡外水位以上部分的实重标准值PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 条块在坝坡外水位以下部分的浮重标准值作用在条块重心处的水平向地震惯性力代表值即条块实重标准值乘以条块重心处的?作用在条块重心处的竖向地震惯性力代表值即条块实重标准值乘以条块重心处的?其作用方向可向上或向下以不利于稳定的方向为准对圆心的力矩土石料在地震作用下的粘聚力和摩擦角级坝可采用下列简化方法确定坝坡抗震稳定的抗力代表值www.bzfxw.com图圆弧滑动条分计算示意图PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 式中条块在浸润线以上部分的实重标准值条块在浸润线以下部分的浮重标准值www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 中华人民共和国电力行业标准水工建筑物抗震设计规范条文说明主编单位中国水利水电科学研究院批准部门中华人民共和国国家经济贸易委员会www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 目次总则场地和地基地震作用和抗震计算土石坝重力坝拱坝水闸水工地下结构进水塔水电站压力钢管和地面厂房www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 总则本条简要说明制定本规范的目的特别指明了要防止水工建筑物地震破坏导致的次生灾害本条规定了本规范的适用范围国内外震害情况表明水工建筑物一般从度开始出现地震损害因此各国都以度作为抗震计算和设防的起点但国内外也有度地震造成水工建筑物损害的实例特别在一些施工质量较差的工程的薄弱部位设计烈度为度时抗震计算不会起控制作用因此只要求对重要水工建筑物参照本规范采取适当的抗震措施设计烈度在度以上的工程国内外仅有个别实例且都未经设计强震考验又鉴于我国主要水工建筑物的设计规范都仅适用于级建筑物因此本规范明确主要适用于设计烈度为度的级水工建筑物对级水工建筑物可参照使用其中土石坝适用于碾压式均质坝分区坝及人工防渗材料坝混凝土坝适用于混凝土实体重力坝坝顶溢流重力坝宽缝重力坝空腹重力坝混凝土拱坝支墩坝浆砌石重力坝和浆砌石拱坝等可参照使用水闸适用于平原地区但山区丘陵区的泄水闸可参照使用溢洪道可参见重力坝和水闸有关规定使用地下结构适用于水工隧洞直段埋设管道地下厂房等大型洞室及河岸式进出口等建筑物调压塔可参照进水塔有关规定使用厂房包括河床式坝后式岸坡式水电站厂房泵站厂房可参照使用这些使用范围都是和各类水工建筑物相应的设计规范相协调一致的对设计烈度高于度的水工建筑物或高度大于的壅水建筑物目前缺乏较成熟的抗震经验要求对其抗震安全性进行专门研究论证后报主管部门审查批准水工建筑物抗震设防目标是针对以设计烈度为指标的设www.bzfxw.com防标准的水工建筑物特别是水坝遭受强震万一发生溃决PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 将导致严重次生灾害因此设防目标首先要确保在遭遇设计烈度的地震时不发生严重破坏导致次生灾害考虑到目前对地震规律和水工建筑物地震破坏机理认识的局限性以及我国的具体国情要在强震时完全避免某些局部损坏将导致工程设计很不经济有些目前在技术上也有一定困难因此容许有轻微损坏但经一般处理后仍可正常运用本条主要规定了水工建筑物的设防标准及其地震危险性的评价要求我国目前仍以地震烈度作为各类工程抗震设防依据的基本指标现行的中国地震烈度区划图给出的年期限内一般场地条件下可能遭遇超越概率为的地震基本烈度是一般工程项目抗震设防的依据但对于级壅水建筑物这类极端重要的工程由于一旦遭受重大震害而失事会导致不堪设想的严重后果同时也考虑到当前国内外地震预报工作尚处于发展阶段及我国近几十年来多次大震发生在预期的低烈度区的实际情况本规范规定可根据其遭受震害的危害性在基本烈度基础上提高度作为设计烈度现行中国地震烈度区划图使用说明中规定对重大工程特殊工程可能产生严重次生灾害的工程应进行专门地震危险性评价工作水利水电工程地质勘察规范对此有具体规定本条与这些规定基本协调一致但因中国地震烈度区划图已采用地震危险性分析方法所以再按地震危险性分析进行烈度复核已无必要地质行业标准工程场地地震安全性评价工作规范中只对地震烈度分界线附近及某些地震工作深度不够的边远地区才要求进行烈度复核与工程等级无关而且对已有数十个重大水利水电工程用地震危险性分析进行烈度复核的结果都和中国地震烈度区划图一致从工程抗震角度对水工建筑物划分工程抗震设防类别的目的是根据其重要性和场地地震基本烈度对各类建筑物确定设计烈度选择抗震计算中地震作用效应的计算方法和调整重要性www.bzfxw.com系数工程抗震设防类别的划分和中的结构安全级别PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 相协调在专门的地震危险性分析中设计地震的概率水准系根据对已有重要水利水电工程地震危险性分析结果进行校准后确定的其确定超越概率的期限和中规定的各类建筑物的设计基准期相一致国内外已有不少水库诱发地震实例水库地震的诱发机制目前仍在探索中已有震例的统计分析结果表明坝高大于和库容大于亿的水库水库诱发地震的概率增大鉴于水库诱发地震的特点需进行有别于构造地震的专门分析研究目前烈度大于度的水库诱发地震为数不多蓄水前后的监测为研究其发展趋势和诱发机理所必需本条基于国内外已有的水工建筑物震害和工程抗震实践的经验提出了从总体概念上改善结构抗震性能的抗震设计基本原则和要求在各类建筑物的章节中分别据此规定具体条文大型水工建筑物如遭受震害修复困难应作为设防重点水工建筑物大多结构复杂体积庞大涉及结构和地基的动力相互作用结构和库水的动力流固耦合影响目前在抗震计算中还难以完全了解结构的地震破坏机理和确切反映复杂的实际条件因此国内外对高烈度区的重要水工建筑物都要求对抗震计算进行动力模型试验验证并提出坝体的强震观测设计这对于确保工程抗震安全提高抗震设计水平是必需的试验验证和强震观测不仅针对结构本身而且对拱坝等结构应重视坝肩和坝基岩体等对结构抗震安全性至关重要的部位www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 场地和地基场地国内外水工建筑物震害表明有些震害是地震动直接引起结构破坏有些是地震首先引起场地变形破坏从而加剧建筑物的破坏如地震引起的地震断裂将建筑物错断库水诱发水库地震地震诱发崩塌滑坡导致建筑物被砸毁或涌浪引起漫坝事故大面积砂土液化和不均匀沉陷引起建筑物倾斜或倒塌等因此地震区的建筑物应选择有利地段避开不利地段未经充分论证不得在危险地段进行建设有利不利和危险地段的划分应按构造活动性边坡稳定性和场地地基条件等进行综合评价地面破坏的实例统计表明等于或大于级地震的极震区相当于度及度以上地震区才可能产生有害的地震断裂和大规模崩塌滑坡又难以处理故划入危险地段级以上级以下地震的极震区相当于度以上地震区就有可能产生砂土液化和不均匀沉陷但已掌握既经济又有效的处理方法所以划为不利地段这两条是关于场地的概念和分类标准主要是作为在抗震计算中选择设计反应谱的依据水工建筑物开挖后的场地土类型系表层土刚度软硬的表征所谓表层土在覆盖层较薄条件下一般指覆盖层土在深厚覆盖层条件下可取深度内刚度较小的土层场地土类型可根据剪切波速划分也可根据代表性的岩土特征进行类比确定场地类别是场地条件的综合表征除考虑表层土软硬特征外还考虑了覆盖层厚度的影响对边坡稳定条件较差的情况应核算其设计地震烈度下www.bzfxw.com的稳定性一般采用拟静力法与刚体极限平衡法配套使用对PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 于重要工程也可采用比较精确的动力分析法与有限单元法配套使用地基本条系水工建筑物抗震设计规范以下简称规范第条并作了补充对于坝闸等壅水建筑物的地基和岸坡在地震作用下除要求不发生失稳破坏和渗透破坏避免产生影响建筑物的有害变形外还要求地基和岸坡不发生地裂位错地陷崩塌等破坏现象本条系规范第条关于液化土的判别标准采用水利水电工程地质勘察规范液化土判别标准但需要说明对以下两点作了调整本规范主要适用于设计烈度度的级水工建筑物的抗震设计因此对度以上的情况未予考虑关于标准贯入试验判别标准中的近震和远震问题场地在相同的地震烈度下远震的震级高振动时间长造成的破坏更严重因此区分远震和近震是必要的但在实际应用中尚存在一定的困难按现行的地震烈度区划图我国绝大多数地区只考虑近震的影响按给出的结果仅有少数城镇属于远震的范围其中度区远震个度区远震个度区远震个水利水电工程大都不在城镇因此缺乏确定远震和近震的依据应用比较困难鉴于绝大多数地区只考虑近震的影响因此在条文中只列出近震作为一般标准当有地震危险性分析成果能明确场地烈度比主要潜在震源的震中烈度低两度时可以按远震考虑此时对于度和度相应的临界标准贯入锤击数应增加两击这样与的标准是一致的地基中的可液化土层应查明分布范围分析其危害程度根据工程实际情况选择合理工程措施具体工程措施很多从本质上讲可以归纳为以下几方面改变地基土的性质使www.bzfxw.com其不具备发生液化的条件加密可液化土的密实度改变其应力PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 状态改善排水条件限制地震中土体孔隙水压力的产生和发展避免液化或减轻液化程度围封可液化地基消除或减轻液化破坏的危害性条文中所列的是较常用的方法若液化土层埋深浅工程量小可采用挖除换土的方法该方法造价低施工快质量高处理后砂层的相对密度可达到以上重夯击实法也多有采用加密深度可达以上填土压重常用于土石坝上下游地基围封液化土层和桩基主要用于水闸排灌站等水工建筑物本条系规范附录一关于地基中可能发生液化的土层和软弱粘土层的评价方法的软弱粘土部分若软弱粘土层的深度浅工程量小可采用挖除或置换的方法对土坝地基中的软弱粘土层可采用砂井排水放缓坝坡加上下游压重对闸基中的软弱粘土可采用预压固结桩基或复合地基在软弱粘土地基上不宜修建混凝土坝砌石坝和堆石坝本条系规范第条本条系规范第条www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 地震作用和抗震计算地震动分量及其组合地震动可分解为三个互相垂直的分量在接近震中的高烈度区地震动的竖向分量较显著根据现阶段已有的大量强震记录的统计分析地震动的两个水平向峰值加速度大致相同竖向峰值加速度则平均仅为水平向的壅水建筑物承受侧向水压力其中土石坝和混凝土重力坝包括支墩坝等都靠坝体自重维持稳定在竖向地震作用下抗滑稳定安全系数将有所降低并在坝体产生全断面的拉应力研究表明长悬臂大跨度或高耸的水工混凝土结构由竖向强地震作用在结构上部产生的轴力是不可忽略的对若干已建工程试设计结果表明对土石坝在度地震时计入竖向地震作用后其抗滑稳定安全系数的降低一般不超过度时约降低左右危险滑弧的位置改变很少混凝土重力坝包括支墩坝在度地震时计入竖向地震作用使抗滑稳定安全系数降低度时约降低竖向地震作用引起的坝体上部动应力在一维计算中约占水平地震作用下的在二维计算中更小对双曲拱坝竖向地震分量作用及其和水平向地震分量组合问题非常复杂目前各国规范对此的规定也不统一又因目前动力拱梁分载法程序尚不具备竖向调整功能致使计算竖向地震作用存在实际困难根据有限单元法程序计算结果当水深与坝高之比约时竖向地震作用对一般拱坝的地震作用效应影响不大就平均而言坝体的拱梁应力较仅考虑水平向地震作用时约增加水平位移增加约对于级双曲拱坝或严重不对称空腹等特殊坝型地震烈度又较高www.bzfxw.com时竖向地震对坝体的反应不能忽视宜进行专门研究PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 对于土石坝混凝土重力坝等壅水建筑物其沿坝轴向的刚度很大这个方向的地震作用力将传至两岸因此可以不计其作用效应对于拱坝顺河流方向和垂直河流方向的地震作用效应及其最大应力部位都不相同其值相当因此都应计入由于地震的三个分量的峰值并非同时出现而当其分别作用于建筑物时其最大反应也不同时出现因而有一个峰值在时间上的遇合问题总地震作用效应一般取各方向地震的作用效应平方总和的方根值研究表明取水平向和竖向地震作用效应的平方总和方根值或将竖向地震作用效应乘以的遇合系数后与水平向地震作用效应直接相加两者结果大致相当地震作用的类别目前国内外在水工建筑物抗震设计中都只计入水平向地震作用引起的动水压力研究表明由于土石坝除面板堆石坝外的上游坝坡较缓其地震动水压力影响很小可以忽略瞬时的地震作用对渗透压力浮托力的影响很小地震引起的浪压力数值也不大在抗震计算中都可予以忽略地震淤沙压力的机理十分复杂目前在国内外的工程抗震设计中大多是在计算地震动水压力时将建筑物前水深算到库底而不再另行计入地震淤沙压力但当坝前的淤沙高度很大时已有初步研究成果表明这样近似处理结果可能偏于不安全因此对高坝遇到这类情况应作专门研究设计地震加速度和设计反应谱在工程抗震设计中与烈度对应的设计地震加速度代表值的取值直接影响抗震设防的标准和基本建设投资现有资料统计结果表明烈度和峰值加速度的统计关系具有很大的离散性因此设计烈度对应的设计地震加速度代表值实质上是www.bzfxw.com这一抗震设计基本参数的设计标准为保持规范的连续性和与各PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 类工程抗震设计规范的协调统一表中水平向设计地震加速度的代表值系根据建设部的建标号文关于统一抗震设计规范地面运动加速度设计取值的要求确定在采用基于反应谱的动力法作抗震计算时设计反应谱是又一个重要设计基本参数其形状及有关参数主要与场址场地类别及地震震中离场址的远近有关即所谓场地相关反应谱本规范规定的设计反应谱基本采用在大量国外的和少量国内的强震记录计算结果的统计资料基础上给出的均值反应谱形式但一些参数的取值则根据水工建筑物的特点确定已有研究表明场地土越硬地震震中越近场地加速度反应中高频分量越多并且反映地震卓越周期的特征周期越小而非岩性地基的最大反应还与覆盖层厚度有关但从目前已有的统计资料中尚不足以从平均意义上区分场地类别和震中距对反应谱最大值的影响设计反应谱的最大值与结构阻尼值有关结构阻尼的机理十分复杂它隐含了相邻介质的相互作用和能量在地基中逸散的影响与水位地基土特性以及体系振动频率和地震动强度等因素有关并具有非线性特征在理论上目前尚难搞清原型结构实测的阻尼值受激振力限制而偏小因此本规范列出的各有关水工建筑物设计反应谱最大值的代表值系参照国内外实测阻尼数据及考虑强震时因阻尼值增大动力效应降低等因素综合的反映工程经验的设计标准表中给出的设计反应谱特征周期只反映了场地类别对地震动卓越周期的影响并未计入远震时主要由面波引起的长周期分量的影响这一方面是考虑到远震和近震目前还缺乏一个较为一致的确切定义且中国地震烈度区划图和专门的地震危险性分析结果都是综合有关的各个潜在震源的影响无法区分远震和近震的影响另一方面远震时设计反应谱www.bzfxw.com特征周期延长主要影响高度大基频低的结构从已有的水工结PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 构工程实例看像小湾这样高达的双曲拱坝的基本周期才接近重力坝则高达的大迭克申斯坝其基本周期约高的小浪底进水塔基本周期约为可见基本周期超过的水工结构不多从安全计本条规定在设计烈度不大于度时若结构基本周期超过将反应谱特征周期延长此外将设计反应谱适用的最大周期取为是因为强震记录的数字化处理难以反映大于的长周期反应谱值地震作用和其他作用的组合大地震和非常洪水的发生概率都很小其相遇的概率就更小了因此一般情况下在抗震计算中将地震作用与水库的正常蓄水位组合已有研究表明土石坝的上游坡的抗震稳定性并非是最高库水位控制因此需要选用最不利的常遇水位进行验算抽水蓄能电站水位降落属正常运行条件对于这类电站上下池的土石坝在抗震稳定计算中应考虑水位降落已有研究表明高拱坝在遭遇强震时在顶部动力放大效应明显的抗震薄弱部位地震产生的动应力较大在和静态应力叠加后拱向仍有较大拉应力可导致经灌浆的伸缩横缝张开从而增大梁向拉应力由于静水压力作用下各坝段间伸缩横缝被压紧因而在低水位时遭遇地震所产生的拱向拉应力可能是控制的因此对于重要拱坝宜补充地震作用和常遇低水位组合的验算水闸边墩和翼墙在低水位时若地下水位较高此时垂直河流向地震作用下可能会控制配筋因此对重要水闸也宜补充地震作用和常遇低水位组合的验算结构计算模式和计算方法抗震验算必须遵循作用结构分析方法和安全判别准则三者相互配套的原则作为特殊组合中的地震作用也必须和各类www.bzfxw.com建筑物的基本设计规范相呼应并受其制约我国现行重力坝和拱PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 坝设计规范中分别规定以一维悬臂梁和拱梁分载法的计算结果作为衡量安全的主要依据而碾压式土石坝设计规范中则规定采用瑞典圆弧法和简化的毕肖普法进行稳定分析并相应地采用了在长期工程实践中形成的安全判别准则为此在这些建筑物的抗震计算中必须采用相应的计算模式混凝土重力坝包括支墩坝在通常情况下横缝都不灌浆根据我国新丰江艹侵窝坝印度柯依那坝英国黑溪坝及日本管野木地山坝等经受度地震的调查资料相邻坝段间都有错动的迹象横缝间漏水量也有所增加表明强震时全坝的整体性较差土石坝坝址河谷的宽高比一般较大将坝体作为顺河流向及垂直河流向两个方向的二维剪切梁进行动力分析的结果表明当矩形河谷的宽高比大于时坝的两岸对坝中部约束的影响不大坝体地震作用接近于按一维单宽剪切梁振动求得的结果地震作用是随时间迅速变化的动态作用抗震计算应当考虑地震动的运动特征和建筑物的动态特性因此应当以动力分析为基础对于工程抗震设防类别为甲类的混凝土水工建筑物都应采用动力法作抗震计算考虑到目前土石坝坝料的非线性特性抗震计算中的动态本构关系非线性动力分析方法及相应的抗震安全性判别准则等都尚在继续探讨中暂时还难以列入规范作硬性规定因此仍以拟静力法为主进行抗震计算此外根据我国具体情况对量大面广的中小型水工建筑物目前也只能按拟静力法进行抗震计算对工程抗震设防类别为丁类的级水工建筑物则强调应着重采取抗震措施保证其抗震安全性水工建筑物与地基和库水的动力相互作用在抗震计算中有重要影响在坝体和地基的动力相互作用方面已有研究成果的主要结论是坝基各点的地震动输入并非均匀无限地基的能量逸散有重要影响但对这两方面的不同研究成果有相当差异目前仍处于探讨阶段尚难得出公认的方法和结论此外还要www.bzfxw.com考虑到所采用的计算模式的限制因此暂时还只能以无质量地PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 基底部均匀输入的近似方式考虑结构和地基间的动力相互作用和地震动的输入在坝体和库水的动力相互作用方面目前把坝体和库水作为一个耦合体系进行动力分析已无困难可以直接给出满库坝体地震作用效应研究的重点集中在库水可压缩性引起的共振效应和库岸淤积的吸能作用方面已有成果表明库水可压缩性影响并非如特定条件下理论分析结果那样严重特别在计入库岸淤积的吸能作用后更是如此因此在混凝土坝的动力分析中计算坝体和库水动力相互作用产生的动水压力时可以忽略库水的可压缩性而以坝面附加质量的形式计入这些简化途径也是目前国内外重大水利水电工程抗震设计动力分析中普遍采用的对于高度大于的大坝库水可压缩性和地震动不均匀输入影响可专门研究论证拟静力法的抗震计算是在对地震区设计或已建的各类水工建筑物进行大量动力分析的基础上按不同结构类型高度归纳出大体上能反映结构动态反应特性的地震作用效应沿高度分布规律以动态分布系数表征对不同的水工建筑物它可以是地震惯性力或地震加速度分布并可根据震害和工程设计实践经验确定总的最大地震惯性力由此得出分布的地震作用仍以静态作用形式给出从而使设计中避免了繁复的动力分析拟静力法中地震作用的效应折减系数的引入主要为了弥合按设计地震加速度代表值进行动力分析的结果与宏观震害现象的差异并和国内外已有工程抗震设计实践相适应形成这些差异的原因是水工建筑物在静态作用下的计算模式和参数取值主要只是一种在相当程度上带有经验性的设计标准往往不能反映实际的安全裕度另外拟静力法的抗震计算也难以完全反映结构的动态地震作用效应及其地震破坏机理在拟静力法的抗震计算中各类水工建筑物的动态分布系数www.bzfxw.com的分布和取值以及安全判别准则在各有关章节中分别规定PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 水工混凝土材料动态性能在混凝土坝的动力分析中在强震作用下重力坝的坝顶和坝踵部位势必出现相当数量的拉应力而难以达到设计规范中有关基本不出现拉应力的要求拱坝的地震拉应力值更大也势必超过设计规范中基于经验性给出的允许拉应力值的安全标准大量动力分析结果表明混凝土的抗震强度验算中拉应力值常起控制作用因此在混凝土水工建筑物的抗震计算中应明确规定混凝土抗拉强度的标准值及其相应的安全准则目前国内外工程界较多采用的是美国垦务局根据试验结果确定的取混凝土抗压强度的作为其弯拉强度值考虑到我国新的混凝土等级划分以及施工具体情况从偏于安全考虑混凝土动态抗拉强度的标准值取为动态抗压强度标准值的国内外已有的混凝土材料试验资料表明干试件在相应于地震作用的快速加荷下其抗压强度增长以上湿试件增长更多多数资料表明混凝土抗拉强度的增长甚至比抗压强度还多达以上因此混凝土的动态抗压强度标准值至少可较静态标准值提高这已为国内外工程界普遍接受至于动态抗拉强度标准值规定也较静态标准值提高实际上由于在作强度校核时作用效应综合了地震作用和静态作用的影响目前在不同静态作用下承受快速加荷的水工混凝土动态强度国内外都缺乏试验资料难以在动态强度的增长中考虑其随静态作用比例的变化而且强震时在综合应力中动态应力是主要的同时也为了避免使抗震计算复杂化因而一般都只能规定在地震作用时动态强度的增长比例但增长幅度取值较试验结果为小以近似体现总的作用效应中有一部分静态作用的影响有关大坝混凝土与地基岩体及有缝隙岩体的动态抗剪强度试验资料目前国内外都很少见从已有资料中尚难以判断其动静态抗剪强度的差异因此规定在地震作用下的抗滑稳定计算www.bzfxw.com中动态抗剪强度参数的标准值可取其静态的标准值迄今在PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 确定性方法中均取静态均值为标准值规定抗力的分项系数系考虑其自身的变异性而导致的性能降低系数因此在地震作用下的抗力分项系数均取与静态作用下的相同在确定性方法中抗力分项系数为承载能力分项系数极限状态抗震设计要求各类水工结构设计规范均应据此制定相应的规定为此本规范的修订也体现了向可靠度设计原则转轨的要求目前国内外各类结构的可靠度设计中都遵循了保持规范连续性的要求采用所谓套改的方法即在现行的确定性方法的规范基础上对分项系数极限状态设计式中的系数进行校准按照在转轨套改中积极慎重区别对待的精神本规范按中的分项系数极限状态设计方法统一给出了各类水工建筑物的抗震强度和稳定验算公式但各类水工建筑物的分项系数取值及其含义则根据实际情况区别对待对于具备条件的重要结构在用动力法作抗震验算时其结构系数是通过可靠度分析的校准求得相应一定的可靠指标具有明确的概率含义对于暂时还不具备条件的结构以及采用拟静力法作抗震计算的中小型工程结构系数主要从现行的确定性方法中的安全系数换算求得以求第一步先在形式上和保持一致便于在今后积极创造条件在改进设计方法时赋予概率含义水工建筑物是按设计烈度确定其地震作用的在性质上符合中规定的出现概率很小持续时间很短的偶然作用和偶然设计状况在各类水工建筑物的设计规范中历来都把地震作用与校核洪水的作用都列为出现概率小的特殊作用组合偶然作用的分项系数应取为设计状况系数是为了考虑在不同设计状况下可以有不同的可靠度水准作为偶然状况考虑的非常洪水作用时对重力坝的初步www.bzfxw.com校核结果认为设计状况系数取为宜实际上在地震作用PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 下水工建筑物的目标可靠度水准目前还难以有统一的规定因此也取其设计状况系数为最终的抗震可靠度水准是由套改校准的结构系数体现的在本规范抗震验算中规定的结构系数其相应的静态作用和材料性能分项系数取值列于表表静态作用和材料性能分项系数静态作用材料性能水压力混凝土强度动重力坝拱坝浮托力摩擦力力重力坝坝基法渗透压力凝聚力混凝土容重拱座岩体摩擦力凝聚力其他混凝土结构拟静力法在由确定性法设计的现行规范的安全系数按水利水电工程结构可靠度设计统一标准套改校准结构系数时一般以现有规范中采用的作用和抗力值为标准值水工钢筋混凝土结构的地震作用效应及抗力计算都需符合的要求因此仅对其地震作用作出统一规定但考虑到目前建筑部门在钢筋混凝土结构抗震设计中核算截面强度时采用的设计地震系数都为设计烈度对应值的因此在按动力法确定对应设计烈度的弹性反应的地震作用效应时也相应折减至以求统一在按拟静力法确定地震作用效应时已根据水工建筑物的经验引入地震作用的效应折减系数故不需再作折减拟静力法中的地震作用一般稍偏于安全因此钢筋混凝土结构的地震作用的效应折减系数取值较动力法稍小地震动土压力地震动土压力问题十分复杂国内外目前大多采用www.bzfxw.com在静土压力的计算式中增加对滑动土楔的水平向和竖向地震作用PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 以此近似估算主动动土压力值鉴于近似计算的滑动平面假定在计算被动动土压力时与实际情况差得很远使结果不合理因此地震被动动土压力问题也应结合工程经验作专门研究www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 土石坝抗震计算和附录我国规范中规定对土石坝采用拟静力法进行抗震稳定计算我国碾压式土石坝设计规范和碾压式土石坝设计规范修改和补充规定以下简称土石坝规范及补充规定规定土石坝的静力稳定分析以瑞典圆弧法为主并辅以简化的毕肖普法多年来拟静力法在我国土石坝的抗震设计中发挥了很大作用积累了较丰富的经验日本大坝委员会年发布了坝工设计规范日本建设省河川局开发科年颁发土石坝抗震设计指南其中土石坝的抗震设计与我国规范类似自从提堂垮坝及圣费尔南多坝遭受震害以来美国垦务局已不再用拟静力法进行土石坝的抗震稳定分析陆军工程师兵团仅对地震作用较小地面峰值加速度的密实地基上很好填筑的土石坝采用拟静力法由于发展早资料较多目前在美国土石坝抗震计算主要采用动力法其内容包括建立在有限元法动力分析基础上的滑动稳定计算和变形计算近年来我国在高烈度区设计及建造的一些高土石坝已进行了动力分析以研究用拟静力法无法得出的坝体和坝基内的动应力分布及地震引起的坝体变形此外年美国圣费尔南多地震中下圣费尔南多坝的液化年我国唐山地震中密云水库白河主坝因保护层液化而引起的滑坡均表明当坝体和坝基中存在可液化土类时采用拟静力法不能作出正确的安全评价鉴于拟静力法在我国土石坝抗震设计中的实际作用针对我www.bzfxw.com国大量的中小型水库绝大多数为土石坝无法广泛采用动力分析PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 这一国情根据国内外土石坝抗震设计的水平并考虑到在动力分析中部分的计算参数选择及工程安全判据方面资料尚不够充分本规范规定仍以拟静力法作为土石坝抗震设计的主要方法但对于高烈度区的大型土石坝和地基中存在可液化土的土石坝在进行拟静力法计算的同时应进行动力计算以便对工程抗震安全作综合判断本规范附录的中只规定对土石坝进行动力分析的基本要求和附录中的与土石坝的静力稳定分析方法一致土石坝的拟静力法分析以瑞典圆弧法为主对于重要工程可同时采用简化毕肖普法附录中的与分别绘出了采用瑞典圆弧法进行土石坝坝坡抗震稳定计算的公式与基本上根据规范第条和补充规定中的规定经套改得出的结构系数考虑到土石坝等级已在结构的重要性系数中计入故对各级土石坝可予以归并采用简化毕肖普法确定土石坝坝坡稳定安全系数的公式如下??式中各符号的意义与瑞典圆弧法相同见附录由于该式是一个求的迭代计算公式无法给出用显式表达的结构抗力和结构系数故表中对于不同的重要性系数给出了与的换算关系表中按的规定对级建筑物取对级建筑物取表与的关系www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 本规范沿用了规范中水平向地震作用的图形形状和适用坝高范围的规定并取竖向地震的和水平向地震的相同但对的最大值作了随设计烈度增高而减小的规定基于下列考虑如图所示实测资料表明对于土石坝来说坝顶加速度放大倍数虽然受到决定坝体动力特性的坝型坝料地基几何尺寸等因素的影响但对同一座土石坝坝顶加速度放大倍数随地震动加速度的增高而降低这一现象的原因在于土石料为非线性材料随着动力变形的增大动剪切模量降低和阻尼因素增大致使土石坝的基频降低坝顶加速度放大倍数减小在动力分析中考虑土石料的非线性动力特性也可以得出与实测资料类似的结果实测值本规范采用值图土石坝坝顶加速度放大倍数实测资料因此本规范作出了土石坝坝顶加速度放大倍数因烈度不同而异的规定在度时保留规范的值度时略有提www.bzfxw.com高度时稍降低PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 影响土的动态强度的因素很多包括土的密实程度颗粒的级配形状定向排列稠度以及振动应力和应变的大小振动频率和历时振动前土的应力状态等等因此原则上应通过动力试验测定抗震稳定分析中土体的抗剪强度规范实施十几年来的实践也表明对于地震区的大中型工程有必要也有条件进行动力试验大量的动力试验结果表明在循环荷载作用下土石料中孔隙水压力增高导致有效应力降低土的动态强度被削弱因此虽然在有些情况下土的动态强度会有所提高如在瞬间加荷时粘性土的强度甚至成倍增加但在土石坝的抗震设计中动态强度不应高于静态强度现有资料表明对碾压密实的土体用三轴仪测定的动态强度和静态强度很接近其原因在于这些土体在短时的地震作用下不致产生显著压缩以致由于孔压增高使强度降低因此在动态强度测试还未普遍推广的情况下国外的大坝抗震设计仍多采用静态强度指标如美国陆军工程兵师团建议采用无地震时的强度日本建设省年的土石坝抗震设计指南也规定采用静态有效强度指标进行抗震稳定分析无粘性土主要是堆石砂砾石的内摩擦角随法向应力的增加而减小的现象早就为大家所熟知对于现代碾压堆石这一现象更为明显对于无粘性土一般认为不应计入凝聚力值而采用常量内摩擦角使强度指标不能反映实际数值稳定安全系数偏低甚至使现有堆石坝坝坡出现浅层滑动起控制作用而致坝坡的计算安全系数值不能满足规范要求的现象混凝土面板堆石坝的上游坝坡一般为左右动水压力对坝体地震作用效应影响不宜忽略抗震措施土石坝遭遇沿坝轴线方向的地震时坝体压缩两岸容www.bzfxw.com易发生张力致使防渗体产生裂缝所以在地震区建坝坝轴PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 线一般宜采用直线或向上游弯曲以便在蓄水期间发生地震时减少两坝肩产生裂缝的机率经震害调查堆石坝比土坝震害率小损害程度较低日本宫城近海地震发生后调查座有震害的坝中仅有一座是堆石坝土坝中均质坝较分区坝震害重均质坝体积大浸润线高尤其当高蓄水位坝体土料饱和时震害较严重所以在坝型选择时应优先选用堆石坝只有在当地有丰富的合适的土料而又缺乏石料的中小型工程中才选用均质坝为改善均质坝的抗震性能宜设内部排水如竖向排水或水平排水系统以降低浸润线在地震时刚性心墙不能适应土坝的振动和变形与周围填土的不同沉陷量容易产生裂缝所以在高烈度区不宜建刚性心墙坝土石坝规范规定坝顶超高包括最大波浪在坝坡上的爬高最大风壅水面高度与安全加高又规定地震区的安全加高应包括地震坝顶沉陷和涌浪高度从国内外的实例资料看如果坝基与坝体质量良好在地震烈度度地区地震引起的坝顶沉陷并不明显一般不超过坝高的产生较大地震沉陷的西克尔陡河喀什下圣费尔南多海勃根等坝的沉陷都与坝体和地基的液化坝体的滑坡有关由于产生的机理不同地震的附加沉陷量很难计算特别是对覆盖层较厚及有液化土层的情况目前美国采用纽马克法计算填筑良好坝体顶部的地震沉陷规定采用此方法沿破坏面计算的变形不超过约地震涌浪与地震机制震级坝面到对岸距离水库面积岸坡和坝坡坡度等因素有关在设计时常预留涌浪超高一般地震涌浪高度可根据设计烈度和坝前水深采用日本地震涌浪按坝高计算由于坝体的动力放大作用坝体上部的地震加速度较下部大在坝顶附近地震加速度最大因此在强地震区宜适当加宽坝顶使坝顶受损后仍能保持坝的稳定鉴于同样的原因可采用www.bzfxw.com上部缓下部陡的断面国内外强地震区的一些土石坝已采取了这PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 一措施震害调查表明土石坝震害的主要表现是裂缝在设计中要适当采取防止裂缝的措施在强地震区要适当加厚防渗体和过渡层以防止出现贯通性裂缝或减少裂缝所产生的渗透破坏土石坝坝顶是产生裂缝的主要部位防渗体与岸坡基岩或其他混凝土刚性建筑物的联接部位由于其刚度的差别最容易在地震时产生裂缝因此要特别注意这些部位防渗体的设计与施工震害实践表明土石料抗震性能的好坏直接影响土石坝震害的程度国内近年来的几次大地震有大量土坝经受了度度强震的考验没有发生垮坝事故但有一些坝坝壳砂料和砂砾石料碾压不密实在较低的烈度时上游坝壳或保护层的水下部分反而发生滑坡事故如渤海湾地震中冶原王屋黄山三座宽心墙砂壳坝处于度地震区上游均发生滑坡海城地震中处于度区的石门心墙坝上游坝坡滑动唐山地震中处于度区的密云水库白河主坝上游斜墙保护层的砂砾料液化引起滑坡滑坡方量约万而附近的潮河主坝和一些副坝均未发生问题由此可见提高土石坝抗震性能的重要措施之一就是选用抗震性能和渗透稳定性较好且级配良好的土石料筑坝并对坝料压实均匀的中砂细砂粉砂及粉土不易压实饱和后易于液化抗冲刷性能差不宜作为强震区的筑坝材料如果当地只有此种材料或采用其他材料不经济时宜用在干燥区坡面在一定范围内用大块石压重与近年来施工技术的发展相比规范第条对于粘性土的压实度要求偏低本次修改对于粘性土的填筑密度及堆石的设计孔隙率一律按补充规定的有关条文并规定在强地震区宜采用规定范围的上限考虑坝体的动力放大作用尤其要注意坝体上部的压实度要求www.bzfxw.com关于无粘性土的压实标准美国陆军工程师兵团编制的PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 中提出所有填料区相对密度均不小于这个要求适用于排水层和反滤层以及较大的透水材料区但不适用于抛石护坡下的垫层参考地基液化宏观调查资料及研究成果为了防止液化本规范对无粘性土的压实标准提出了用相对密度控制的具体要求坝下埋管在地震时发生裂缝的较多严重的甚至将管壁裂穿沿管壁漏水冲刷危及坝的安全甚至使土石坝毁坏因此对于级土石坝不宜在坝下埋设输水管如限于条件必须在坝下埋管时应将管道放置岩基或坚硬的土层上或将有压管建在坝下的廊道中土基上一定要做管座以减少地基的不均匀沉陷坝下埋管宜用抗震性能好的现浇钢筋混凝土管或金属管钢筋混凝土管分段以一段为宜接头处要做好止水和反滤在靠近管道的填土层采用纯粘土并要仔细压实此外闸门宜设在进水口或防渗体的前端使管道的大部分处于无压状态www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 重力坝抗震计算我国采用有限元法进行重力坝的动力分析发展很快能在各种复杂条件下给出较精确的地震荷载但即使在静载情况下将有限元分析成果作为工程设计依据仍有一定困难国内外仍普遍用材料力学法来计算重力坝应力并设计坝的断面我国现行重力坝设计规范也规定以工程人员熟悉的材料力学法计算结果作为衡量其强度安全的主要依据并在长期工程实践中积累了丰富经验基于抗震计算方法必须和基本设计规范的分析方法相呼应的原则明确规定材料力学法是重力坝动力分析的基本方法对于工程抗震设防类别为甲类或结构复杂或地基条件复杂的重力坝同时规定采用有限单元法进行补充分析计算抗滑稳定的抗剪断强度公式计入了滑动面上客观存在的抗剪断凝聚力因而比较接近实际而采用抗剪强度公式验算基本荷载组合的抗滑稳定安全系数为基于安全系数不宜小于的一般概念规范不得已对低坝降低了地震荷载取值稍欠安全因此对重力坝抗滑稳定分析只规定抗剪断强度一个公式坝体带动部分基岩沿软弱结构面滑动的稳定分析方法以及材料物理力学指标的测试方法取值标准等尚需进一步探索研究故规定应专门研究规范基于大量动力分析成果用拟静力法确定的地震荷载基本上可反映重力坝的震害和实际的地震反应简单方便易于为广大设计人员掌握尤其较适于中小型工程设计故予以保留但缩小了应用范围仅限于工程抗震设防类别为乙www.bzfxw.com丙类的烈度较低且高度不大于的重力坝PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 目前国内外工程抗震设计的动力分析普遍采用振型分解反应谱法一般可较好地给出重力坝的动力反应反应谱值系经回归拟合并经平滑整理的均值因此对特殊重要的重力坝需补充进行时程分析法计算为保持抗震规范的连续性应在满足规范安全系数的基础上采用动力可靠度方法对重力坝进行抗震可靠指标的校准和结构系数的计算参照水利水电工程结构可靠度设计统一标准附件一对坝高共计个满足现行规范要求的典型重力坝断面采用其静态可靠度分析的各项要求和基本数据计入静动态作用计算了对应度顺河流向和竖向地震作用下重力坝的抗拉抗压强度及整体抗滑稳定的动力可靠指标结构系数以及按现行规范设计的安全系数结果表明抗拉抗压和抗滑稳定的结构系数与传统的安全系数间有较好的对应性考虑到我国新丰江印度柯依那等坝的震害中虽然坝体顶部都发生裂缝但大坝并未发生滑移损坏而目前的抗滑稳定计算都是静态的有别于实际地震时的瞬态往复滑移因此动力法的抗滑稳定安全系数可取为在抗震可靠度计算中与此相应的取抗滑稳定结构系数为则在度地震作用下可靠指标达以上可靠概率为按现行规范设计的重力坝在度地震作用下抗滑稳定安全系数大于若按规范用拟静力法校核时安全系数都在以上不会增加方量但度地震时以上的高坝或基岩较弱的以上的坝无论动力法或拟静力法都不能满足要求需稍增加方量但不超过地震作用下重力坝的抗压强度有较大安全裕度对坝体混凝土等级并不起控制作用取抗压结构系数为时可靠指标大于相应于按现行规范设计的重力坝抗压安全系数在以上计算给出的结构系数最小值为已超过要求的不起控制作用可以与第章中的拱坝动力法结构系数归并简化都取为重力坝由于动力放大效应的影响其上www.bzfxw.com部是抗震薄弱部位即使在度地震作用下按现行规范设计的PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 左右的坝坝体实际抗拉安全系数仅可靠概率仅对度地震需要局部提高混凝土等级至坝体实际抗拉强度安全系数方可达以上可靠指标达以上度地震时以上高坝即使局部混凝土等级提高到抗拉安全系数仍难达需作专门研究和处理取抗拉结构系数以上可靠概率相应于原规范中的抗拉安全系数为修编本规范选择了具有较充分代表性坝高从的座已建混凝土重力坝采用悬臂梁法并辅以有限元法进行基于反应谱理论的系统的动力分析统计分析结果表明规范规定的地震荷载对高左右的坝吻合很好而对以下的低坝约小以上稍欠安全按规范拟静力地震荷载计算的坝踵动应力对高的坝较接近而左右的坝则偏小以上关于坝顶动应力规范对左右的坝比较接近对左右的低坝偏小以上因此本规范将规范的地震惯性力系数一律取这样对以下的坝总地震惯性力增加的坝则增加鉴于这次系统动力分析对坝高以下的坝坝顶动力放大倍数与坝高关系并不明显坝顶放大倍数一律取沿坝高的分布按变化为质点高度为坝高其变化曲线与规范中坝高重力坝地震惯性力分布系数基本一致这样对坝的分布图形基本不变而以下的坝的坝体应力特别是坝顶应力有较多改变更接近动力分析结果基本保持规范的规定不变但考虑到拟静力法的近似性取消了对河谷宽度和水面延伸长度的修正重力坝拟静力法的结构系数是基于与规范保持连续性的原则在形式上采用给出的分项系数极限状态设计式套改确定的抗滑稳定及抗拉抗压强度结构系数www.bzfxw.com分别相当于原规范中的安全系数为PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 抗震措施为避免重力坝地震时的破坏和损害很大程度上还有赖于采取有效的抗震措施重力坝坝体的震害主要有坝体上部裂缝如我国新丰江坝距坝顶坝高处和印度柯依那坝距坝顶?坝高处的贯穿性裂缝的典型震害以及溢洪道闸墩廊道等部位出现裂缝或原有裂缝的延伸其次是廊道伸缩缝等处漏水或原有漏水量的增加再有是坝顶附属结构如坝顶栏杆桥梁等的破坏对此本规范作了相应规定而对于其它的工程措施如注意提高重力坝的地基处理质量做好坝底接触灌浆和固结灌浆切实保证大坝混凝土的浇筑质量加强温度控制与养护等尽量减少表面裂缝发生的措施坝内孔口和廊道易发生裂缝在拉应力区适当增加布筋在下游设坝后桥支墩坝及宽缝坝下游面留足够交通孔洞和排水通道重要水库应设置泄水底孔隧洞等应急设施等等为设计和施工应考虑或必须做到的基本要求本规范不再具体列出www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 拱坝抗震计算根据我国中条的规定拱坝应力分析一般以拱梁分载法作为基本方法由于地震作用属特殊作用抗震规范不能不受基本规范的约束因此规定拱坝强度分析以静动力拱梁分载法为基本分析方法采用拱梁分载法对拱坝进行抗震计算解决了静动应力的叠加问题并可以在相同的基础上制定出与静态作用配套的结构安全准则而对于工程抗震设防类别为甲类的重要拱坝和结构特殊或地基条件复杂的拱坝宜补充用有限元法作动力分析对于重要的拱坝应采用动力法进行抗震分析动力法分析成果可大大提高拱坝抗震设计的精度和深度而对于及其以下设计烈度小于度的中小型拱坝考虑到传统的设计方法已为广大设计人员所熟悉根据我国具体情况仍保留采用拟静力法计算坝体地震作用效应的规定振型分解反应谱法是现阶段结构动力分析的最基本方法然而拱坝作为空间结构其地震作用效应与地面运动的频谱特性有关对重要拱坝有时需要得到特定地震记录作用下的地震作用效应可采用时程分析法按的规定进行比较验算刚体极限平衡法是目前国内外在拱坝设计中作为分析拱座稳定的最常用方法我国也规定了用刚体极限平衡法计算静态作用下的拱座稳定但对于工程抗震设防类别为甲类的拱坝或地质情况复杂的拱坝宜采用有限单元法或模型试验进行比较论证拱座稳定分析问题十分复杂它不但受坝址地形地质条件的影响而且在地震时作用在滑动岩块上的拱端推力其www.bzfxw.com大小和方向都随时间而变化滑动体的滑动模式也并非固定岩PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 体的物理力学参数与其静态值也有区别另一方面至今有缝隙岩体材料的动态试验资料太少成果又都很离散因此目前尚难以进行抗震可靠度分析在用确定性方法进行拱座稳定计算时只能对上述问题作适当简化并取基岩的静态力学参数值进行计算分析已有分析研究表明拱坝岸坡的地震加速度沿高程有一定的动态放大效应但计算的数学模型有一定假定目前国内外对坝址岸坡的地震动态放大效应尚缺乏实测资料的充分验证拱座岩体稳定的抗震计算的模型方法和参数取值都较粗略因此暂不计入可能滑动岩块的地震动态放大效应而在由安全系数套改的结构系数中体现根据对我国十余座在地震区的已建拱坝抗震动力可靠度分析的成果当取消规范中综合影响系数后拱坝在静动综合作用下假定坝体混凝土等级为时坝体实际最小抗压强度安全系数都大于抗压可靠指标在以上结构系数不小于在坝体实际抗拉强度安全系数不小于的要求下求得的结构系数对以上和以下的拱坝分别约为和仅少数拱坝在度地震作用下需要局部提高混凝土等级拱座稳定的动力可靠度分析目前尚不够成熟考虑到岸坡山体动态放大效应和坝基不均匀输入时的拟静模态反应影响坝肩稳定安全系数取值宜较动力法的重力坝稍大故取安全系数为按确定性方法套改后确定拟静力法计算拱坝地震作用效应时由于坝型及河谷地形不同很难综合得出动态分布系数的分布规律鉴于拟静力法仅适用于设计烈度小于度且坝高及其以下的拱坝因此在规范的基础上参照仅少量国外如日本现行规范取坝顶为坝基为沿高程按线性内插沿拱圈均布的简化分布规律动水压力也采用目前国内外通用的威斯特伽特的简化公式由此求得的用于动力法中的www.bzfxw.com附加质量是偏于安全的PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 用拟静力法进行抗震计算其强度与拱座稳定结构系数是直接按我国中特殊荷载组合情况下的抗压和拱座稳定安全系数及允许拉应力值的规定指标套改而得出的其中坝体混凝土取抗震措施在坝型优化时应充分考虑坝体抗震的要求使坝体在不同水位作用下其上部尽量压紧应力场分布均匀充分利用混凝土材料的强度特性例如高的英古里拱坝在坝体体型选择上首先根据抗震要求采用了多项式函数逼近优化后的拱坝体型和垫座式的坝基周边缝另一个位于地震区的哥斯达黎加的卡奇坝该坝有两个预应力岸墩中央坝段拱度很大且很薄拱坝高达而底厚仅在坝顶用水平锚索施加预应力经动力计算表明在强震作用下坝顶动位移值很大但由于坝体结构柔软应力反应却不大双曲拱坝向上游倒悬过大地震时有可能引起倒悬坝块附近接缝开裂破坏坝体的整体性因此地震区的双曲拱坝宜减小向上游的倒悬拱坝的抗震安全首先取决于地基和拱座的稳定地震区的拱坝除满足对地基的一般要求外还应避免两岸岩性相差太大及两岸山头过于单薄要特别注意两岸基岩的抗震稳定性例如美国的帕柯依玛拱坝在年圣费尔南多地震时由于左岸山头比较陡峭单薄使基岩的加速度值增加很多在左岸坝肩基岩上实测加速度达造成左岸拱圈与拱座间伸缩缝自坝顶张开深达因此要认真做好对地基内软弱部位的加固工作可采取诸如灌浆混凝土塞局部加预应力锚筋支护等措施认真做好坝基防渗帷幕和排水幕减低拱坝两岸岩体内的水头提高地基系统的稳定性与强度坝体遭受地震作用时其变形增大相邻坝段可能产生www.bzfxw.com相对位移坝段间的接缝止水易遭损坏成为抗震薄弱部位因PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 此必须注意分缝的构造设计横缝止水宜采用能适应较大变形的接缝止水型式和材料以承受地震作用时接缝多次张开例如英古里拱坝根据不同水头在上游面设置数量和宽度不等的多道加宽半环形止水设施根据国内外拱坝动力分析成果地震时坝体最大应力区在坝体中上部拱冠附近因此在拱坝的抗震设计中必须采取有效的工程措施以加强这一薄弱部位的抗震性能例如安皮斯塔拱坝根据试验结果加强了顶部拱圈的刚性卡奇拱坝设计中采取了加强坝体整体性的工程措施减少伸缩缝在坝顶埋设预应力钢缆英古里拱坝对有轴向受拉及小偏心受拉的拱截面以及压应力超过的部位都布置钢筋在坝体上部坝高范围内布设了水平钢筋网在坝体上部约坝高范围内布置竖向构造钢筋适当提高坝体局部混凝土等级增强抗力强度也是拱坝的一种有效抗震措施地震时坝顶加速度大顶上附属结构容易产生断裂倾斜和倒塌等震害因此要采用轻型简单整体性好和具有足够强度的结构减小附属结构突出于坝体的尺寸以降低地震惯性力要特别注意交通桥机架桥等结构连接部位的结构选型防止受震时出现断裂倒塌或脱落www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 水闸抗震计算规范考虑到当时量大面广的水闸结构进行动力分析有一定实际困难因此只规定采用拟静力法作水闸抗震计算目前用动力法对水闸作地震作用效应计算已具备条件因此规定对于高烈度区及地基有可液化土的重要水闸结构必须采用动力法进行抗震计算在本规范修订中对水闸结构按拟静力法计算的动态分布系数作了专门研究对四个典型的水闸进行了大量动力分析包括基于规范反应谱的振型分解反应谱法和输入地震波的时程分析法动力计算结果顺河流方向沿水闸高度的动态分布系数都小于规范所规定的值而垂直河流方向用振型分解反应谱法计算所得的沿水闸高度的动态分布系数除嶂山闸机架桥顶为大于规范规定的值外其余均小于规范规定的值用时程分析法计算所得的沿水闸高度的动态分布系数除嶂山闸在输入塔夫脱地震波时机架桥顶为大于规范的值外其余也均小于规范规定值这一结果表明嶂山闸的机架桥在垂直河流方向的刚度较小致使在机架桥顶产生较大的鞭梢效应加大了地震作用效应因此本规范仍保留了规范中拟静力法的动态分布系数值但要求水闸结构设计中沿高度的刚度特别是垂直河流方向刚度变化宜均匀避免发生突变以防止因地震时应力集中而使机架桥发生破坏考虑到实际水闸结构顺河流方向和垂直河流方向基本上www.bzfxw.com均为对称结构空间振动的耦联影响较小因此可以将水闸结PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 构分别简化为顺河流向和垂直河流向的平面体系进行抗震动力分析在动力法计算中可采用以下三种计算模型多质点体系多跨多层框架平面体系二维杆块结合体系对四个典型实例的计算结果表明用上述三种简化模型计算水闸的自振特性与模型试验和原型测试较一致因而是可行的合理的其中多质点体系只考虑了一个闸孔的侧向支承作用不能完全反映整个闸段的振动情况但由于这种方法计算比较简便因此可以用于中小型水闸的抗震计算多跨多层框架平面体系考虑了整个闸段几个闸孔的相互连系较好地反映了闸室的实际结构状况因此可以广泛地用于各类水闸的抗震计算二维杆块结合体系同样也考虑了整个闸段几个闸孔的相互连系也是一种有效的抗震计算方法可广泛用于各类水闸的抗震计算但由于水闸闸墩顺河流方向较长作为平面块体处理对顺河流向的振动计算较为合理而对垂直河流向的振动计算稍差动力计算结果表明顺河流向的振动一般只要取前三阶振型即可满足工程要求垂直河流向的振动一般亦取前三阶振型即可但对于横向支撑连系较复杂的结构宜考虑前五阶振型较为合理考虑到水闸结构与船闸结构类似因此本条所采用的公式选自交通部水运工程水工建筑物抗震设计规范地震区的水闸闸室为钢筋混凝土结构所以应按照的规定进行截面承载力抗震验算规定的考虑地震作用时的抗滑稳定安全系数接近只是一种设计标准因此需要对地震作用效应进行折减验算土基上水闸沿基础底面抗滑稳定时工程抗震设防类别为甲乙及丙类的结构系数分别由其安全系数为及www.bzfxw.com套改并适当归并后求得按抗剪断强度公式验算山区PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 丘陵地区岩基上水闸沿基础面的抗滑稳定时其结构系数可参照对重力坝的规定抗震措施水闸大多建筑在软弱地基上在地震作用下其破坏相当严重震害主要表现在地基和建筑物两个方面因而在修筑水闸时应注意地基处理如对液化土层进行封围或采用桩基以提高地基的承载力当采用桩基时应特别注意防止震后地基与闸底板的脱离造成管涌通道如蓟运河新防潮闸采用井柱桩基分离式底板在年唐山地震时由于闸墩与底板沉陷量不同使部分底板与粘土地基脱离底板与上游铺盖下游消力池之间的塑料止水带撕裂造成漏水通道由于及时处理才免使闸功能失效而破坏因而必须采取有效的防渗措施结构上采用多道止水分缝处采用柔性连接同时应选用强度大柔性好的止水材料震害调查表明凡采用桩基整体式钢筋混凝土结构的震害较轻而分离式结构震害较重采用浆砌块石结构的震害最为严重因此地震区不宜建筑浆砌块石结构的水闸当地震烈度较高度以上时不宜采用分离式结构而采用整体式桩基结构的水闸由震害调查及动力分析可知机架桥越高地震作用效应越强顶部重量越大地震作用效应也越大因此宜降低机架桥高度减轻其顶部重量以减少地震作用效应同时应采取防止机架桥横梁在地震时落梁的措施边墩及岸坡丧失稳定性主要表现为沉陷倾倒倒塌滑移震害调查表明除地质条件外还与墙后地震主动动土压力有关若墙后填土过高或有附加荷重或地下水位过高均会产生较大的地震主动动土压力对稳定不利故规定应适当降低墙后填土高度减少附加荷重并降低地下水位等有利于边墩www.bzfxw.com及岸坡稳定的措施PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 震害调查表明护坦消力池海漫等结构的破坏形式主要是纵横裂缝并有垂直错动以至反滤破坏止水撕裂造成渗漏通道因此规定防渗铺盖宜采用混凝土结构适当布筋并须加强反滤和增强止水www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 水工地下结构抗震计算国内外震害资料表明地下结构的震害比地面结构轻地表加速度小于和地表速度小于时岩基中的隧洞基本上不发生震害因此只对设计烈度为度的地下结构或设计烈度为度的级地下结构验算建筑物和地基的抗震强度和稳定性鉴于地下结构进出口部位围岩是抗震薄弱部位故对设计烈度大于度较软弱的围岩应验算其抗震稳定性理论分析和震害资料表明地面下地震加速度随深度渐减前苏联地震区建设法规中规定地面下深处设计地震加速度可取为地面的印度结构抗震设计规范规定地面下处设计地震加速度可减少日本冈本舜三教授根据日本的少量实测资料建议在地下几十米深处的设计地震加速度可取为地面的由于缺乏足够的实测记录规范主要参照前苏联的有关规定现综合国内外已有资料及我国唐山地震震害实践规定在地面下处设计地震加速度代表值减为地面的多次地震经验表明地下结构特别是地下管道的破坏主要是围岩变形而不是地震惯性力由于地下结构受周围介质的约束不可能产生共振响应地震惯性力的影响很少其惯性力可以忽略对于长度超过地震波长的水工隧洞直段和埋设管道在其衬砌及管道和地基在地震时的运动完全一致以及地震动近似作为卓越周期为的简谐平面波的假定下可以导出计算衬砌的最大轴向弯曲和剪切应力计算式通常压缩波速大致是剪切波www.bzfxw.com速的倍而地震波包含了这两种波作为近似公式为偏于安PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 全在轴向和弯曲剪切应力计算式中分别取压缩波速和剪切波速实际上衬砌或管道和地基间有相互作用影响两者间有一定的相对滑移故所给出的计算式偏于保守另一方面地震波并非简谐平面行进波地基内空间各点为随机的地震动场使衬砌的地震应力可能增大综合这些因素可以认为按本条规定计算结果大致接近实际对于沿线地形地质条件变化比较复杂的水工隧洞地下竖井水工隧洞的转弯段和分岔段地下厂房等深埋地下洞室及河岸式进出口等浅埋洞室目前在一定的简化和假定下虽然已有一些不同的计算方法但仍然比较复杂特别是地基内地震位移场的确定不同情况下地基动刚度的求解都还不是为一般水工设计人员所掌握必需进行专门研究特别是计算中的简化假定参数取值及计算结果都还缺乏足够的依据和验证资料尚不够成熟到能列入规范因此只作原则规定抗震措施震害调查表明地下结构埋深愈大震害愈轻两条线路间交角增大震害趋于减轻震害表明在强烈地震作用下隧洞进出口受害最重如衬砌裂缝洞口塌陷入口堵塞等加强水工地下结构的进出口部位不仅有利于减轻震害而且也有利于检修和维护通过增加衬砌厚度来抵抗地震破坏较为困难震害表明这种方式有时甚至效果相反根据国内外地下管道的设计经验和震害调查结果防震缝的设置对于避免和减轻震害具有很好的效果www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 进水塔抗震计算重要的进水塔多为钢筋混凝土结构抗震计算结果需提供作为配筋依据的内力或应力进水塔作为高耸结构强震时在地震惯性力和动水压力的侧力作用下其抗震稳定性特别是抗倾覆稳定性以及塔底地基承载力会有问题必须验算随着工程建设规模日益扩大进水塔作为工程咽喉对枢纽抗震安全性的影响更为突出因此对重要的进水塔结构规范中规定用拟静力法作抗震计算已不够精确需要采用动力法求地震作用效应但对量大面广的中小型进水塔仍可采用拟静力法进行抗震计算进水塔塔内外的动水压力在塔体的地震作用中占有重要比例如小浪底工程高的进水塔动力分析中的塔内外动水压力合力及其对塔底的弯矩几乎都和塔体惯性力和力矩接近因此在动力分析中需要考虑塔体和内外水体的动力相互作用此外地基刚度对塔体动力特性有显著影响不应忽略中小型进水塔可按变截面悬臂梁进行动力分析但应同时考虑弯曲和剪切变形转动惯性的影响可以忽略塔底地基变形影响可采用坝工设计中常用的伏格特地基系数或其它半无限平面的集中参数法对于重大工程或结构复杂的进水塔宜用有限元法进行动力分析可采用三维梁或三维块体及板单元本条拟静力法的动态分布系数沿用了规范的规定在进水塔的动水压力分析中可不计水体可压缩www.bzfxw.com性影响因而动水压力仅体现惯性作用可作为附加质量处理PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 动水压力可以分为由地面运动加速度和塔体弹性加速度反应所引起的刚性和弹性动水压力两部分组成对于作为高耸结构的进水塔体现与塔体动力相互作用的弹性动水压力部分影响显著依据已有研究成果可以按刚性动水压力求得附加质量在动力分析中通过附加质量可体现刚性和弹性动水压力的效应在拟静力法中是在对不同典型进水塔作动力分析基础上经归纳后直接以动水压力形式给出的这较之国外一些有关规范中都只计入刚性动水压力的规定要合理由于给出的动水压力是对不同进水塔各阶振型贡献综合的结果不能据此求得动水压力附加质量本条规定的动水压力附加质量是在对不同类型的进水塔进行较深入的动力计算成果基础上并参考印度前苏联日本等国有关的最新规范后经综合分析给出实际工程进水塔结构复杂其截面沿高度有变化精确求解十分困难研究表明从工程实用角度可按沿高度平均截面的规则柱体近似求解塔内外动水压力主要随比值和截面形状变化其中分别为塔体垂直地震作用方向的迎水面平均宽度和水深进水塔常遇的比值大致在间不同比值的动水压力沿高度分布略有差异为简化计本条给出的分布规律系根据求得形状系数根据不同形状进水塔动态数值分析研究成果归纳给出塔内动水压力沿高度分布更接近矩形考虑到塔内水平截面形状复杂其值一般不会很大为简化计可近似取沿高度均布的塔内水体质量作为其动水压力附加质量在拟静力法中给出的动水压力计算式基本沿用规范规定由于是组合了刚性动水压力和各阶振型弹性动水压力的结果因而更为合理由于引入了形状系数进行修正对一般多为非圆形截面的进水塔动水压力更符合塔内动水压力取均匀的分布系数因而当时的www.bzfxw.com乘积为这样规定较规范更有依据对高柔进水塔稍PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 偏于安全塔体前后最大水深不同时计算比较复杂为简化计动水压力代表值或附加质量代表值可分别按两种最大水深计算后取其平均值研究表明当塔体相连成一排的塔体群其比值接近时动水压力与重力坝采用的威斯特伽特简化公式计算结果相近差别仅在于塔体前后都有水动水压力代表值或附加质量代表值在水平截面的分布仍沿用规范规定在对进水塔作抗滑和抗倾覆校核时一般都采用静力法实际上地震动是瞬间往复运动滑动位移一般不涉及帷幕开裂问题塔体倾覆更需要有一个发展过程现行的抗滑和抗倾覆校核方法以及根据工程经验制定的相应安全准则都只是一种设计标准因此对高耸塔形结构的抗震稳定计算应采用与上述方法和安全准则相配套的折减系数进水塔工程多为钢筋混凝土结构其截面强度抗震验算中因采用线弹性分析方法取地震作用的效应折减系数为在抗震稳定性和地基承载力的抗震验算中应采用同样的地震作用效应折减系数使结果和其他部门现行的建筑和构筑物抗震设计规范相应对于中小型进水塔工程采用拟静力法进行抗震计算时已引入地震作用的效应折减系数在拟静力法中归纳的动态分布系数是偏于安全的考虑到地震作用的短暂性根据我国其它有关国家标准的规定例如建筑抗震设计规范和构筑物抗震设计规范地基的地震动态承载力的标准值一般可较静态时增大在目前对于进水塔这类高耸结构即使塔体的地震作用效应按动力分析求得其抗滑和抗倾覆的校核计算都仍按静力法计算在计算中塔基假定为刚性平面塔基面上www.bzfxw.com的垂直正应力应按材料力学方法计算与此配套的安全判别标准PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 为在考虑地震的偶然状况中按抗剪断强度公式计算的抗滑稳定和抗倾覆稳定的安全系数可分别取为和塔底地基承载力的校核中一般要求塔基边缘最大压应力不超过倍的地基动态承载力的标准值其平均压应力不大于地基动态承载力标准值www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn 水电站压力钢管和地面厂房压力钢管已有震害表明敷设在构造破碎裂隙发育地基软弱或山脊高坎深坑等地段的明管地震时损坏较严重如日本某水电站的压力钢管敷设在十分陡峻的风化岩山坡上在关东大地震时由于岩石崩塌造成锚定支座的破坏镇墩和支墩位于坚硬土层上的明管震害较轻我国东川地震中某矿钢筋混凝土管道支座遭受度地震作用产生不均匀沉陷日本市之濑和上打波两座水电站压力钢管在北美浓地震时支座下沉分别达和因此地震区明管的镇墩支墩宜设置在坚硬土层并适当缩短间距加大断面在应力集中部位增加布筋管道接头是抗震薄弱部位日本十胜冲地震中给水管接头损坏占水管损坏总量的我国通海海城地震震害表明刚性接头大多松动漏水而柔性接头都完好无损地面厂房我国新丰江水电站坝后式厂房在遭受级水库地震作用后厂房有轻微损坏机组间伸缩缝都有扩大迹象厂房排架柱与柱间填充墙接触面处产生裂缝厂房发电机层钢筋混凝土风道和机墩连接处出现细微环向裂缝因此对结构刚度有突变温度应力大等薄弱部位宜适当增加布筋www.bzfxw.comPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn'