关于水工建筑物承载力和稳定计算的相关探讨.doc

'关于水工建筑物承载力和稳定计算的相关探讨摘要：文章根据作者多年工作经验，从常见水利工程设计规范的规定和岩、土两种地基破坏机理入手进行对比，对两者设计计算的差别进行比较，总结岩、土地基上的水工建筑物设计计算的一般原理和常规方法，可为同类型建筑的设计提供参考。关键词：水工建筑物；承载力；地基；稳定0引言小型水工建筑物在水利工程中运用极为广泛，数千年前我国就开始在水利工程中运用水工建筑物，近代以来，水工建筑物的运用更是极为普遍。小型水工建筑物的地基可选择岩基也可选择土基，地基的可靠性直接影响着建筑物的安全，岩上两种地基对建筑物的运行状态和结构安全是截然不同的，岩上地基的选择应谨慎。为规范水工建筑物的设计，水利设计规范对坐落在两种不同地基上的水工建筑物设计作了细致的规定。但由于各规范的出发点不同，各规范对岩、土地基上的水工建筑物设计计算的内容不尽相同。木文试从常见水利工程设计规范的规定和岩、土两种地基破坏机理入手进行对比，对两者设计计算的差别进行比较，总结岩、土地基上的水工建筑物设计计算的一般原理和常规方法。 1各种规范对水工建筑物设计计算的规定与对比对岩基与土基上的水工建筑物设计计算在很多规范中均有规定，为方便讨论，本文作如下归纳。1.1《水闸设计规范》(SL265-2001)1.1.1岩基岩基上的闸室稳定计算应满足下列要求:①在各种计算情况下，闸室最大基底应力不大于地基允许承载力;②在非地農情况下，闸室基底小出现拉应力；在地震情况下，闸室基底拉应力不大于lOOkPa;③沿闸室基底而的抗滑稳定安全系数不小于本规范7.3.14条规定的允许值。岩基上的岸墙、翼墙稳定计算应满足下列要求:①在各种计算情况下,岸墙、翼墙基底应力不大于地基允许承载力;②翼墙抗倾覆安全系数不小寸-本规范7.4.8条规定的允许值;③沿岩墙、翼墙某底的抗滑稳定安全系数不小于本规范7.3.14条规定的允许值。1.1.2土基土基上的闸室稳定计算应满足下列要求:①在各种计算情况下，闸室平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍;②闸室基底应力的最大值与最小值之比不大于本规范7.3.5条规定的允许值；③沿闸室基底而的抗滑稳定安全系数不小于本规范7.3.13条规定的允许值。土基上的岸墙、翼墙稳定计算应满足下列要求:①在各种计算情况下, 岸墙、翼墙平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1・2倍;②岸墙、翼墙基底应力的最大值与最小值之比不大于木规范7.3.5条规定的允许值;③沿岸墙、翼墙基底而的抗滑稳定安全系数不小于本规范7.3.13条规定的允许值。1.2《泵站设计规范》(GB/T50286-97)(1)泵站沿基础底而的抗滑稳定安全系数的允许值应按表6.3.5采用(表6.3.5略，岩、土基采用不同的安全系数)。(2)各种荷载组合情况下的泵房基础底而应力应不大于泵房地基承载力。土基上泵房基础底而应力不均匀系数的计算值不应大于本规范附录A表A.0.3规定的允许值。岩基上基础底面应力不均匀系数可不控制，但在非地震情况下基础底血边缘的最小应力应不小于零，在地震情况下基础底而边缘的最小应力应不小于TOOkPa。(3)只有竖向对称荷载作用时，泵房基础底而平均应力不应大于地基持力层允许承载力；在竖向偏心荷载作用下，除应满足基础底而平均应力不应大于地基持力层允许承载力外，还应满足基础底而边缘最大应力不大于1.2倍地基持力层承载力的要求;在地震情况下，泵房地基持力层允许承载力可适当提高。1.3《水电站厂房设计规范》(SL266-2001)(1)厂房整体抗滑和深层抗滑稳定安全系数应不小于表3.3.4规定的数值(表3.3.4略，岩基、非岩基采用不同的安全系数)。(2)岩基上厂房地基而上的法向应力用材料力学方法计算时，应符合 下列要求:①厂房地基而上所承受的最人法向应力不应超过地基允许承载力，在地震情况下地基允许承载力可适当提高;②厂房地基而上所承受的最小法向应力(计入扬压力)，对于河床式厂房除地震情况外应都大于零，在地震情况下允许不出现0.IMPa的拉应力，对坝后式及岸边式厂房，正常运行情况应大于零，机组检修、机组未安装及非常运行情况允许出现不大于0.1〜0.2MPa的局部拉应力，地震情况如出现大于0.2MPa拉应力，应进彳亍专门论证。(1)非岩基上厂房地基面平均基底应力应不大于地基承载力；基底最大应力应不大于1.2倍地基允许承载力。(2)非岩基上厂房地基面法向应力不均匀系数的允许值可按表3.3.10采用(表3.3.4略)o1.4《堤防设计规范》(GB50286-98)(1)防洪墙抗滑稳定安全系数，不应小于表2.2.5的规定(表2.2.5略,岩基、土基采用不同的安全系数)。(2)防洪墙抗倾稳定安全系数，不应小于表2.2.6的规定(表2.2.6略)。(3)防洪墙在各种荷载组合的情况下，基底最大压应力应小于地基的允许承载力。土基上防洪墙基底的压应力最大值与最小值之比的允许值，黏土宜取1.5-2.5;砂上宜取2.0〜3.0o(4)岩基上的防洪墙基底不应出现拉应力。十•基上的防洪墙除计算堤身与沿基底而的抗滑稳定性外，还应核算堤身与堤基整体的抗滑稳定性。 1.5《水工挡上墙设计规范》(SL379-2007)(1)土质地基和软质岩石地基上的挡上墙基底应力计算应满足下列要求:①在各种计算情况下，挡上墙平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍;②扌当上墙基底应力的最大值与最小值之比不大于表6.3.1规定的允许值(表6.3.1略)。(2)硬质岩石地基上的挡上墙基底应力计算应满足下列要求:①在各种计算情况下，挡上墙最大基底应力不大于地基允许承载力;②除施工期和地震情况外，挡上墙基底不应出现拉应力，在施工期和地震情况下，挡上墙基底拉应力不应大于lOOkPao(3)挡上墙沿基底而的抗滑稳定安全系数不应小于本规范表3.2.7规定的允许值(表3.2.7略，岩质地基和土质地基采用不同的安全系数)o(4)扌当上墙的抗倾覆稳定安全系数，应按公式(6.4.1)计算(公式6.4.1略)。抗倾覆稳定安全系数的计算值不应小于本规范3.2.12条和3.2.13条规定的允许值。(5)土质地基上的扌当上墙，在满足本规范6.3.1条2款规定的要求时,可不进行抗倾覆稳定计算。上述5种规范对岩、土地基上的水工建筑物设计计算的主要内容有:承载力验算、拉应力验算、抗滑稳定验算、抗倾覆稳定验算、最大最小应力比验算。其中岩基上的水工建筑物计算内容各规范比较一致，均耍求验算承载力、拉应力、抗滑稳定验算，由于厂房和泵站结构的特殊性，《泵站设计规范》(GB/T50286-97)和《电站厂房设计规范》(SL266-2001) 对抗倾覆验算未作要求，而其他规范均对抗倾覆验算作了严格的要求。土基上的水工建筑物计算内容主要有验算承载力、应力最大值与最小值Z比、抗滑稳定验算，具中除《堤防工程设计规范》(GB/50286-98)外，其他规范对最大基底应力均允许放宽至地基允许承载力的1・2倍，在满足最大最小应力比的要求后均不要求抗倾稳定计算。2小型水工建筑物地基承载力和稳定破坏机理'