关于水工建筑物抗震设计的几点思考

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1、关于水工建筑物抗震设计的几点思考朱伯芳1第一部分：水工抗震设计安全系数的选取第二部分：混凝土坝耐强烈地震而不垮的机理第三部分：抗震设计中混凝土动态弹模的合理取值及其影响2第一部分：水工抗震设计安全系数的选取1.可靠度理论2.单项安全系数法与多项安全系数法3.土石坝和水闸采用多项系数法的困难4.单项安全系数法便于对比、分析5.折减系数ζ=0.25的启示31.可靠度理论由于样本太少，问题复杂，可靠理论应用于坝工设计，意义不大4坝体应力：强度：状态函数：平均值：均方差：失效：5失效概率为φ(·)为标准化正态分布函数；β为可靠度指标6、分别为f和的变异系数为强度f的分项系数为应力的

2、分项系数式（2）可改写如下移项整理后，得到表达式式（3）与式（1）是等价的式（3）是用可靠度理论的基本方程7设计的精度取决于应力σ和强度f的精度:第一，是否有足够的样本来决定应力和强度的概率分布、平均值和变异系数；第二，应力计算方法是否有足够的精度，使计算的应力比较符合实际。8混凝土抗压强度实际抗压强度90d龄期抗压强度试件形状、试件尺寸及湿筛影响系数为龄期系数最大应力的龄期与90d龄期强度的比值加荷速率影响系数只有试验资料较多其他3个参数，资料都很少，不具备统计意义9（1）拱坝应力-自重应力-坝体表面的水荷载应力-运行期坝体平均温度和等效线性温差应力-地震应力-施工期温度

3、残留应力-非线性温差应力-运行期温度场边界条件的变化（上游水位变化）引起的应力-库区水荷载通过基础变形引起的应力（2）设计中，只考虑了式（6）前4项，忽略了后面4项（3）前4项中计算应力与实际应力有相当的差别，可靠度理论并不能解决，只有改进计算方法才能解决10抗滑稳定T—滑动力，N—轴向压力，A—面积。基岩构造面的试验资料太少，难以用来决定其统计分布和统计参数遇到复杂问题时，“拍脑袋”把抗剪参数定下来11混凝土坝：（1）抗滑样本太少（2）实际应力与计算应力有差别，非可靠度理论所能解决。结论：可靠度理论应用于混凝土坝设计，实际意义不大。笔者并不反对利用概率论对某些问题进行分析

4、，但要认识到混凝土坝设计问题的复杂性及概率论的局限性。桥梁可用，房屋有争论。122.单项安全系数法与多项安全系数法形式不同而本质相近水工结构的安全系数本质上是经验系数两种方法最终结果必然相近13《混凝土拱坝设计规范》（DL/5346-2006）为结构重要性系数，=1.1、1.0、0.9；为设计状态系数，=1.0、0.95、0.85为结构系数，取1.2；为摩擦系数的分项系数，取2.4；为粘聚力c的分项系数，取3.0。14电力行业《混凝土拱坝设计规范》水利行业《混凝土拱坝设计规范》今改用下式与式（7）比较，可知15表3《水利拱坝规范》粘聚力打8折安全系数K表2《水利拱坝规范》

5、抗剪断安全系数K表1《电力拱坝规范》换算的抗剪断安全系数K计算公式荷载组合基本组合特殊组合（非地震）剪摩式（7）（粘聚力×1.0）大坝级别ⅠⅡⅢ3.503.253.003.002.752.502.692.452.203.012.742.463.172.882.59ⅠⅡⅢ安全级别剪摩式（6）偶然状态短暂状态持久状态设计状态计算公式计算公式荷载组合基本组合特殊组合（非地震）剪摩式（8）（粘聚力×0.9）大坝级别ⅠⅡⅢ3.152.922.702.702.472.2516《拱坝水规》与《拱坝电规》抗剪计算公式虽然差别很大，但实际蕴含的安全系数基本相同。换句话说，两本规范安全评估方法

6、在形式上差别很大，但实质相近。惟一差别是，单一安全系数法不能同时考虑f和c的不同特性，而多项系数法由于采用不同的材料分项系数可以考虑f和c的差别，现在采用笔者方法，在抗剪断公式中引入粘聚力折减系数s，单一安全系数法同样可以考虑f和c的差别。因此，单一安全系数的功能与多项安全系数的功能相同，单项安全系数法形式简单。173.土石坝和水闸抗滑稳定安全系数采用多项系数法的困难表4土石坝和水闸遭遇地震时最小抗滑稳定安全系数1.051.051.051.051.051.051.101.101.10土石坝设计规范[3]水闸设计规范[4]水工建筑物抗震老规范[5]ⅢⅡⅠ工程等级设计规范18Ⅰ

7、级建筑物K=1.10到Ⅱ、Ⅲ级建筑物K=1.05，其变幅只有5％.对于Ⅰ级建筑物,=1.10,为了=1.10,只有取=1.0,在此，统计理论已毫无用武之地.对于Ⅲ级建筑物,=0.90,=1.0，K==0.9，安全系数＜1.0，是不妥。电力行业《碾压式土石坝设计规范》DL/T5395-2007在坝体抗滑稳定计算中不采用多项安全系数法而采用单一安全系数法是明智的[16].194.单一安全系数法便于不同工程、不同方案的分析比较两种评估方法，表现形式不同，而实质相近，但表现形式也是重要的，因为它影响到对不同工程、不同方案的