關于水工建筑物抗震設計的幾點思考朱伯芳1關于水工建筑物抗震設計的幾點思考朱伯芳1第一部分：水工抗震設計安全系數(shù)的選取第二部分：混凝土壩耐強烈地震而不垮的機理第三部分：抗震設計中混凝土動態(tài)彈模的合理取值及其影響2第一部分：水工抗震設計安全系數(shù)的選取2第一部分：水工抗震設計安全系數(shù)的選取

1.可靠度理論2.單項安全系數(shù)法與多項安全系數(shù)法3.土石壩和水閘采用多項系數(shù)法的困難4.單項安全系數(shù)法便于對比、分析5.折減系數(shù)ζ=0.25的啟示3第一部分：水工抗震設計安全系數(shù)的選取

1.可靠度理論31.可靠度理論由于樣本太少，問題復雜，可靠理論應用于壩工設計，意義不大41.可靠度理論由于樣本太少，問題復雜，可靠理論應用于壩工設計壩體應力：強度：狀態(tài)函數(shù)：平均值：均方差：

失效：5壩體應力：5

失效概率為

φ(·)為標準化正態(tài)分布函數(shù)；β為可靠度指標

6失效概率為6、分別為f和的變異系數(shù)為強度f的分項系數(shù)為應力的分項系數(shù)式（2）可改寫如下

移項整理后，得到表達式式（3）與式（1）是等價的式（3）是用可靠度理論的基本方程7、分別為f和的變異系數(shù)式（2）可改寫如下

設計的精度取決于應力σ和強度f的精度:第一，是否有足夠的樣本來決定應力和強度的概率分布、平均值和變異系數(shù)；第二，應力計算方法是否有足夠的精度，使計算的應力比較符合實際。8設計的精度取決于應力σ和強度f的精度:8混凝土抗壓強度實際抗壓強度90d齡期抗壓強度試件形狀、試件尺寸及濕篩影響系數(shù)為齡期系數(shù)最大應力的齡期與90d齡期強度的比值加荷速率影響系數(shù)只有試驗資料較多其他3個參數(shù)，資料都很少，不具備統(tǒng)計意義9混凝土抗壓強度實際抗壓強度9（1）拱壩應力-自重應力-壩體表面的水荷載應力-運行期壩體平均溫度和等效線性溫差應力-地震應力-施工期溫度殘留應力-非線性溫差應力-運行期溫度場邊界條件的變化（上游水位變化）引起的應力-庫區(qū)水荷載通過基礎變形引起的應力（2）設計中，只考慮了式（6）前4項，忽略了后面4項（3）前4項中計算應力與實際應力有相當?shù)牟顒e，可靠度理論并不能解決，只有改進計算方法才能解決10（1）拱壩應力-自重應力10抗滑穩(wěn)定T—滑動力，N—軸向壓力，A—面積。基巖構(gòu)造面的試驗資料太少，難以用來決定其統(tǒng)計分布和統(tǒng)計參數(shù)遇到復雜問題時，“拍腦袋”把抗剪參數(shù)定下來11抗滑穩(wěn)定T—滑動力，N—軸向壓力，A—面積。11混凝土壩：（1）抗滑樣本太少（2）實際應力與計算應力有差別，非可靠度理論所能解決。結(jié)論：可靠度理論應用于混凝土壩設計，實際意義不大。

筆者并不反對利用概率論對某些問題進行分析，但要認識到混凝土壩設計問題的復雜性及概率論的局限性。橋梁可用，房屋有爭論。12混凝土壩：122.單項安全系數(shù)法與多項安全系數(shù)法

形式不同而本質(zhì)相近

水工結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)本質(zhì)上是經(jīng)驗系數(shù)兩種方法最終結(jié)果必然相近132.單項安全系數(shù)法與多項安全系數(shù)法

形式不同而本質(zhì)相近13《混凝土拱壩設計規(guī)范》（DL/5346-2006）為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，=1.1、1.0、0.9；為設計狀態(tài)系數(shù)，=1.0、0.95、0.85為結(jié)構(gòu)系數(shù)，取1.2；為摩擦系數(shù)的分項系數(shù)，取2.4；為粘聚力c的分項系數(shù)，取3.0。

14《混凝土拱壩設計規(guī)范》（DL/5346-2006）為結(jié)構(gòu)重要電力行業(yè)《混凝土拱壩設計規(guī)范》水利行業(yè)《混凝土拱壩設計規(guī)范》今改用下式與式（7）比較，可知15電力行業(yè)《混凝土拱壩設計規(guī)范》水利行業(yè)《混凝土拱壩設計規(guī)范

表3《水利拱壩規(guī)范》粘聚力打8折安全系數(shù)K

表2《水利拱壩規(guī)范》抗剪斷安全系數(shù)K

表1《電力拱壩規(guī)范》換算的抗剪斷安全系數(shù)K

計算公式荷載組合基本組合特殊組合（非地震）剪摩式（7）（粘聚力×1.0）大壩級別ⅠⅡⅢ3.503.253.003.002.752.50計算公式設計狀態(tài)持久狀態(tài)短暫狀態(tài)偶然狀態(tài)剪摩式（6）安全級別ⅠⅡⅢ3.172.882.593.012.742.462.692.452.20計算公式荷載組合基本組合特殊組合（非地震）剪摩式（8）（粘聚力×0.9）大壩級別ⅠⅡⅢ3.152.922.702.702.472.2516表3《水利拱壩規(guī)范》粘聚力打8折安全系數(shù)K表2

《拱壩水規(guī)》與《拱壩電規(guī)》抗剪計算公式雖然差別很大，但實際蘊含的安全系數(shù)基本相同。換句話說，兩本規(guī)范安全評估方法在形式上差別很大，但實質(zhì)相近。

惟一差別是，單一安全系數(shù)法不能同時考慮f和c的不同特性，而多項系數(shù)法由于采用不同的材料分項系數(shù)可以考慮f和c的差別，現(xiàn)在采用筆者方法，在抗剪斷公式中引入粘聚力折減系數(shù)s，單一安全系數(shù)法同樣可以考慮f和c的差別。因此，單一安全系數(shù)的功能與多項安全系數(shù)的功能相同，單項安全系數(shù)法形式簡單。17《拱壩水規(guī)》與《拱壩電規(guī)》抗剪計算公式雖然差別很大，但3.土石壩和水閘抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)采用多項系數(shù)法的困難表4土石壩和水閘遭遇地震時最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

設計規(guī)范工程等級ⅠⅡⅢ土石壩設計規(guī)范[3]水閘設計規(guī)范[4]水工建筑物抗震老規(guī)范[5]1.101.101.101.051.051.051.051.051.05183.土石壩和水閘抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)采用多項系數(shù)法的困難表4

Ⅰ級建筑物K=1.10到Ⅱ、Ⅲ級建筑物K=1.05，其變幅只有5％

.

對于Ⅰ級建筑物,=1.10,為了=1.10,只有取=1.0,在此，統(tǒng)計理論已毫無用武之地.

對于Ⅲ級建筑物,=0.90,=1.0，K==0.9，安全系數(shù)＜1.0，是不妥。電力行業(yè)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》DL/T5395-2007在壩體抗滑穩(wěn)定計算中不采用多項安全系數(shù)法而采用單一安全系數(shù)法是明智的[16].19Ⅰ級建筑物K=1.10到Ⅱ、Ⅲ級建筑物K=1.05，其4.單一安全系數(shù)法便于不同工程、不同方案的分析比較

兩種評估方法，表現(xiàn)形式不同，而實質(zhì)相近，但表現(xiàn)形式也是重要的，因為它影響到對不同工程、不同方案的分析與比較。

表5某特高拱壩抗滑穩(wěn)定分析成果（偶然組合）

高程（m）作用效應與抗力（要求前者≤后者）抗剪斷安全系數(shù)K（要求K≥2.70）935…7553334/6443……8769/79025.20…2.42204.單一安全系數(shù)法便于不同工程、不同方案的分析比較5．折減系數(shù)ζ=0.25的啟示(1)質(zhì)點的水平向地震慣性力

--水平向設計地震加速度，--折減系數(shù)，--i點重量，--點的動態(tài)分布系數(shù)，g--重力加速度.(2)Ⅸ度地震,1960年前，=0.1g,=1.01960年后，工業(yè)民用建筑物抗震設計中取=0.40g

水工建筑物，=0.40g，=0.25215．折減系數(shù)ζ=0.25的啟示(1)質(zhì)點的水平向地震慣性力2（1）按設防的水壩，Ⅷ、Ⅸ度地震無嚴重損害。（2）Ⅸ度地震時，與工業(yè)民用建筑一致。（3）計算地震荷載時乘以，回到了（4）系數(shù)從1.0變到0.25，一步相差4倍，表明水工建筑物抗震設計的精度不是很高。（5）多項系數(shù)法把公式搞得很復雜，并無實質(zhì)意義22（1）按設防的水壩，Ⅷ、Ⅸ度地震無嚴重損害。226.小結(jié)（1）由于樣本太少，問題復雜，可靠度理論應用于壩工設計，意義不大。（2）單項安全系數(shù)法和多項系數(shù)法，形式不同，本質(zhì)相近。（3）單項安全系數(shù)法形式簡單，便于分析比較。（4）土石壩和水閘抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)k=1.10～1.05,多項系數(shù)法無法應用。236.小結(jié)23第二部分

混凝土壩耐強烈地震而不垮的機理24第二部分

混凝土壩耐強烈地震而不垮的機理24汶川大地震傷亡、失蹤87000人房屋、橋梁大量破壞水壩2380座無一垮壩為什么？25汶川大地震25石岡重力壩圖4石岡重力壩（單位：m）26石岡重力壩26圖5石岡重力壩破壞情況27圖5石岡重力壩破壞情況27圖6霧社重力壩(單位：m)H=114m28圖6霧社重力壩(單位：m)H=114m28圖7谷關拱壩(單位：m)H=85.1m29圖7谷關拱壩(單位：m)H=85.1m29圖8德基拱壩(單位：m)H=181m30圖8德基拱壩(單位：m)H=181m30壩名國家建成時間(年)壩型壩高(m)地震日期震中距(km)震級烈度地面加速度震害新豐江中1959大頭壩1051962.3.191.16.18壩體上部斷面突變處產(chǎn)生水平裂縫西菲羅伊朗1967大頭壩1061990.6327.3-7.7斷面突變處水平裂縫，縫寬1cm，向下游錯動2cm柯印納印1963重力壩1031967.12.103.06.3壩內(nèi)廊道水平0.51g,豎向0.36g壩體斷面突變處水平裂縫寶珠寺中重力壩1322008.5.128.07無損害霧社中1959重力壩1141999.9.217.3壩頂1.02g壩底0.28g無重大損害表1國內(nèi)外已建混凝土壩震害簡表31壩名國家建成時間(年)壩型壩高地震震中距震級烈度地面震害新豐壩名國家建成時間(年)壩型壩高(m)地震日期震中距(km)震級烈度地面加速度震害石岡中1977重力壩21.41999.9.217.3水平0.57g豎向0.48g活斷層穿過壩軸線處，三個壩段被毀，斷層兩邊壩體錯動7.6m，其余壩段完好沙牌中2005拱壩1322008.5.12308.09損害輕微谷關中1961拱壩85.11999.9.21517.3水平0.4g壩體老裂縫擴展，也產(chǎn)生了一些新裂縫德基中1974拱壩1811999.9.217.3水平0.4~0.5g壩基滲水增加，滲出清水帕柯依馬美1928拱壩1131971.2.96.46.6水平1.25g豎直0.7g損害較大，推力墩與壩體間接縫張開，推力墩本身裂開并略有移動，左壩肩巖體大面積坍塌表1國內(nèi)外已建混凝土壩震害簡表32壩名國家建成時間(年)壩型壩高地震震中距震級烈度地面震害石岡壩名國家建成時間(年)壩型壩高(m)地震日期震中距(km)震級烈度地面加速度震害大吐君蓋美1932拱壩771971.2.9326.6滲漏增大勃拉希溪美1970拱壩6519736.6滲漏增大吉勃拉塔美1920拱壩501925.6.256.37滲漏增大拉比美1938拱壩761947.11.137無損傷巴洛沙澳1902拱壩361954.3.15.5壩體有裂縫拉貝爾智利1968拱壩1121985.3.3807.78順河0.31橫河0.114g壩頂裂縫卡勃里爾葡1954拱壩1361969.2.2886無損傷奧迪克塞拉葡1958拱壩411969.2.2887滲漏增大帕特·多夫納羅1971拱壩1081977.3.46無損傷維德·阿吉斯羅1965拱壩1671977.6.47.5無損傷西里斯南非1953拱壩241969.9.296.46.6開裂，漏水表1國內(nèi)外已建混凝土壩震害簡表33壩名國家建成時間(年)壩型壩高地震震中距震級烈度地面震害大吐圖3結(jié)構(gòu)荷載Q1—平時，Q2—地震34圖3結(jié)構(gòu)荷載Q1—平時，Q2—地震34房屋、橋梁：安全系數(shù)1.8~2.0混凝土壩：安全系數(shù)3.0~4.035房屋、橋梁：安全系數(shù)1.8~2.035圖4算例，混凝土重力壩36圖4算例，混凝土重力壩363737圖5算例2混凝土拱壩（高程單位：m）38圖5算例2混凝土拱壩（高程單位：m）3839394040①平時巨大水平推力②安全系數(shù)大靜荷載安全余度包住了動荷載混凝土壩耐強震原因41混凝土壩耐強震原因41遠離活斷層是首要抗震措施活斷層可能分叉躲開并不容易應該重視42遠離活斷層是首要抗震措施活斷層可能分叉42第三部分

混凝土壩抗震設計中混凝土

動態(tài)彈性模量的合理取值43第三部分

混凝土壩抗震設計中混凝土

動態(tài)彈性模量的合理取值4小灣拱壩靜態(tài)瞬時彈模Es=35GPa靜態(tài)長期彈模Ee=21GPa動態(tài)彈模Ed=27GPa=1.3Ee

Ed<Es44小灣拱壩靜態(tài)瞬時彈模Es=35GPa44靜荷載作用下的瞬時彈性模量和持續(xù)彈性模量在加載的瞬時，產(chǎn)生的彈性應變?yōu)椋海?）E()為瞬時彈性模量隨著時間而增加的應變稱為徐變（2）C(t,)稱為徐變度總應變是彈性應變與徐變之和（3）（4）J(t,)稱為徐變?nèi)崃?5靜荷載作用下的瞬時彈性模量和持續(xù)彈性模量45圖1不同齡期加載時混凝土的徐變?nèi)崃?6圖1不同齡期加載時混凝土的徐變?nèi)崃?6徐變?nèi)崃康牡箶?shù)稱為持續(xù)彈性模量（sustainedelasticmodulus）（7）持續(xù)彈性模量與瞬時彈性模量的比值為（8）47徐變?nèi)崃康牡箶?shù)稱為持續(xù)彈性模量47持續(xù)彈性模量與瞬時彈性模量的比值荷載加荷齡期持荷時間t-自重=0~3年t-=∞水壓=1~5年死水位以下，t-=∞死水位以上，0~若干年穩(wěn)定溫差=0.5~3年t-=∞水壓=0~∞t-=1/2年48持續(xù)彈性模量與瞬時彈性模量的比值48美國墾務局建議通過試驗求瞬時彈性模量和持續(xù)彈性模量。在缺乏試驗資料時，建議取瞬時彈性模量Es=34.5MPa，持續(xù)彈性模量Ee=20.7MPa，re=20.7/34.5=0.60。49美國墾務局建議通過試驗求瞬時彈性模量混凝土動態(tài)彈性模量圖2應變速率對混凝土抗壓強度及彈性模量的影響50混凝土動態(tài)彈性模量50圖3Ed/Es與fd/fs的關系51圖3Ed/Es與fd/fs的關系51施工期溫度應力及全過程仿真計算（9）運行期靜態(tài)變位和應力計算持續(xù)彈性模量Ee

（10）（常態(tài)混凝土）（碾壓混凝土）混凝土壩抗地震計算動態(tài)彈性模量（11）動態(tài)彈模比rd=1.15

52施工期溫度應力及全過程仿真計算52混凝土壩抗震設計與計算中彈性模量取值問題及其影響《水工建筑物抗震設計規(guī)范》DL5073-1997第4.6.1條規(guī)定“……混凝土動態(tài)強度和動態(tài)彈性模量的標準值可較其靜態(tài)標準值提高30%”瞬時彈性模量Es持續(xù)彈性模量Ee

實際上廣泛采用持續(xù)彈性模量的1.30倍Ed’=1.3Ee=1.30.60Es=0.78Es

（13）Ed=1.15Es

（11）Ed’偏小47.4%53混凝土壩抗震設計與計算中彈性模量取值問題及其影響53動態(tài)彈性模量偏小47.4%，對抗震設計的影響（1）動態(tài)變位偏大47.4%（2）壩的自振周期偏大約21.4%T（15）（3）地震荷載偏小19.1%設計反應譜（16）54動態(tài)彈性模量偏小47.4%，對抗震設計的影響54結(jié)語（1）由于樣本太少，問題復雜，可靠度理論應用于壩工設計，意義不大。（2）單項安全系數(shù)法和多項系數(shù)法，形式不同，本質(zhì)相近。（3）單項安全系數(shù)法形式簡單，便于分析比較。（4）土石壩和水閘抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)k=1.10～1.05,多項系數(shù)法無法應用。（5）混凝土壩耐強震原因：①平時巨大水平推力②安全系數(shù)大靜荷載安全余度包住了動荷載（6）遠離活斷層是首要抗震措施。（7）目前混凝土動態(tài)彈模取值偏小，動態(tài)彈性模量偏小47%，動態(tài)變位偏大47%，壩的自振周期偏大約21%，地震荷載偏小19%55結(jié)語（1）由于樣本太少，問題復雜，可靠度理論應用于壩工設計，謝謝大家56謝謝大家56關于水工建筑物抗震設計的幾點思考朱伯芳57關于水工建筑物抗震設計的幾點思考朱伯芳1第一部分：水工抗震設計安全系數(shù)的選取第二部分：混凝土壩耐強烈地震而不垮的機理第三部分：抗震設計中混凝土動態(tài)彈模的合理取值及其影響58第一部分：水工抗震設計安全系數(shù)的選取2第一部分：水工抗震設計安全系數(shù)的選取

1.可靠度理論2.單項安全系數(shù)法與多項安全系數(shù)法3.土石壩和水閘采用多項系數(shù)法的困難4.單項安全系數(shù)法便于對比、分析5.折減系數(shù)ζ=0.25的啟示59第一部分：水工抗震設計安全系數(shù)的選取

1.可靠度理論31.可靠度理論由于樣本太少，問題復雜，可靠理論應用于壩工設計，意義不大601.可靠度理論由于樣本太少，問題復雜，可靠理論應用于壩工設計壩體應力：強度：狀態(tài)函數(shù)：平均值：均方差：

失效：61壩體應力：5

失效概率為

φ(·)為標準化正態(tài)分布函數(shù)；β為可靠度指標

62失效概率為6、分別為f和的變異系數(shù)為強度f的分項系數(shù)為應力的分項系數(shù)式（2）可改寫如下

移項整理后，得到表達式式（3）與式（1）是等價的式（3）是用可靠度理論的基本方程63、分別為f和的變異系數(shù)式（2）可改寫如下

設計的精度取決于應力σ和強度f的精度:第一，是否有足夠的樣本來決定應力和強度的概率分布、平均值和變異系數(shù)；第二，應力計算方法是否有足夠的精度，使計算的應力比較符合實際。64設計的精度取決于應力σ和強度f的精度:8混凝土抗壓強度實際抗壓強度90d齡期抗壓強度試件形狀、試件尺寸及濕篩影響系數(shù)為齡期系數(shù)最大應力的齡期與90d齡期強度的比值加荷速率影響系數(shù)只有試驗資料較多其他3個參數(shù)，資料都很少，不具備統(tǒng)計意義65混凝土抗壓強度實際抗壓強度9（1）拱壩應力-自重應力-壩體表面的水荷載應力-運行期壩體平均溫度和等效線性溫差應力-地震應力-施工期溫度殘留應力-非線性溫差應力-運行期溫度場邊界條件的變化（上游水位變化）引起的應力-庫區(qū)水荷載通過基礎變形引起的應力（2）設計中，只考慮了式（6）前4項，忽略了后面4項（3）前4項中計算應力與實際應力有相當?shù)牟顒e，可靠度理論并不能解決，只有改進計算方法才能解決66（1）拱壩應力-自重應力10抗滑穩(wěn)定T—滑動力，N—軸向壓力，A—面積。基巖構(gòu)造面的試驗資料太少，難以用來決定其統(tǒng)計分布和統(tǒng)計參數(shù)遇到復雜問題時，“拍腦袋”把抗剪參數(shù)定下來67抗滑穩(wěn)定T—滑動力，N—軸向壓力，A—面積。11混凝土壩：（1）抗滑樣本太少（2）實際應力與計算應力有差別，非可靠度理論所能解決。結(jié)論：可靠度理論應用于混凝土壩設計，實際意義不大。

筆者并不反對利用概率論對某些問題進行分析，但要認識到混凝土壩設計問題的復雜性及概率論的局限性。橋梁可用，房屋有爭論。68混凝土壩：122.單項安全系數(shù)法與多項安全系數(shù)法

形式不同而本質(zhì)相近

水工結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)本質(zhì)上是經(jīng)驗系數(shù)兩種方法最終結(jié)果必然相近692.單項安全系數(shù)法與多項安全系數(shù)法

形式不同而本質(zhì)相近13《混凝土拱壩設計規(guī)范》（DL/5346-2006）為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，=1.1、1.0、0.9；為設計狀態(tài)系數(shù)，=1.0、0.95、0.85為結(jié)構(gòu)系數(shù)，取1.2；為摩擦系數(shù)的分項系數(shù)，取2.4；為粘聚力c的分項系數(shù)，取3.0。

70《混凝土拱壩設計規(guī)范》（DL/5346-2006）為結(jié)構(gòu)重要電力行業(yè)《混凝土拱壩設計規(guī)范》水利行業(yè)《混凝土拱壩設計規(guī)范》今改用下式與式（7）比較，可知71電力行業(yè)《混凝土拱壩設計規(guī)范》水利行業(yè)《混凝土拱壩設計規(guī)范

表3《水利拱壩規(guī)范》粘聚力打8折安全系數(shù)K

表2《水利拱壩規(guī)范》抗剪斷安全系數(shù)K

表1《電力拱壩規(guī)范》換算的抗剪斷安全系數(shù)K

計算公式荷載組合基本組合特殊組合（非地震）剪摩式（7）（粘聚力×1.0）大壩級別ⅠⅡⅢ3.503.253.003.002.752.50計算公式設計狀態(tài)持久狀態(tài)短暫狀態(tài)偶然狀態(tài)剪摩式（6）安全級別ⅠⅡⅢ3.172.882.593.012.742.462.692.452.20計算公式荷載組合基本組合特殊組合（非地震）剪摩式（8）（粘聚力×0.9）大壩級別ⅠⅡⅢ3.152.922.702.702.472.2572表3《水利拱壩規(guī)范》粘聚力打8折安全系數(shù)K表2

《拱壩水規(guī)》與《拱壩電規(guī)》抗剪計算公式雖然差別很大，但實際蘊含的安全系數(shù)基本相同。換句話說，兩本規(guī)范安全評估方法在形式上差別很大，但實質(zhì)相近。

惟一差別是，單一安全系數(shù)法不能同時考慮f和c的不同特性，而多項系數(shù)法由于采用不同的材料分項系數(shù)可以考慮f和c的差別，現(xiàn)在采用筆者方法，在抗剪斷公式中引入粘聚力折減系數(shù)s，單一安全系數(shù)法同樣可以考慮f和c的差別。因此，單一安全系數(shù)的功能與多項安全系數(shù)的功能相同，單項安全系數(shù)法形式簡單。73《拱壩水規(guī)》與《拱壩電規(guī)》抗剪計算公式雖然差別很大，但3.土石壩和水閘抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)采用多項系數(shù)法的困難表4土石壩和水閘遭遇地震時最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

設計規(guī)范工程等級ⅠⅡⅢ土石壩設計規(guī)范[3]水閘設計規(guī)范[4]水工建筑物抗震老規(guī)范[5]1.101.101.101.051.051.051.051.051.05743.土石壩和水閘抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)采用多項系數(shù)法的困難表4

Ⅰ級建筑物K=1.10到Ⅱ、Ⅲ級建筑物K=1.05，其變幅只有5％

.

對于Ⅰ級建筑物,=1.10,為了=1.10,只有取=1.0,在此，統(tǒng)計理論已毫無用武之地.

對于Ⅲ級建筑物,=0.90,=1.0，K==0.9，安全系數(shù)＜1.0，是不妥。電力行業(yè)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》DL/T5395-2007在壩體抗滑穩(wěn)定計算中不采用多項安全系數(shù)法而采用單一安全系數(shù)法是明智的[16].75Ⅰ級建筑物K=1.10到Ⅱ、Ⅲ級建筑物K=1.05，其4.單一安全系數(shù)法便于不同工程、不同方案的分析比較

兩種評估方法，表現(xiàn)形式不同，而實質(zhì)相近，但表現(xiàn)形式也是重要的，因為它影響到對不同工程、不同方案的分析與比較。

表5某特高拱壩抗滑穩(wěn)定分析成果（偶然組合）

高程（m）作用效應與抗力（要求前者≤后者）抗剪斷安全系數(shù)K（要求K≥2.70）935…7553334/6443……8769/79025.20…2.42764.單一安全系數(shù)法便于不同工程、不同方案的分析比較5．折減系數(shù)ζ=0.25的啟示(1)質(zhì)點的水平向地震慣性力

--水平向設計地震加速度，--折減系數(shù)，--i點重量，--點的動態(tài)分布系數(shù)，g--重力加速度.(2)Ⅸ度地震,1960年前，=0.1g,=1.01960年后，工業(yè)民用建筑物抗震設計中取=0.40g

水工建筑物，=0.40g，=0.25775．折減系數(shù)ζ=0.25的啟示(1)質(zhì)點的水平向地震慣性力2（1）按設防的水壩，Ⅷ、Ⅸ度地震無嚴重損害。（2）Ⅸ度地震時，與工業(yè)民用建筑一致。（3）計算地震荷載時乘以，回到了（4）系數(shù)從1.0變到0.25，一步相差4倍，表明水工建筑物抗震設計的精度不是很高。（5）多項系數(shù)法把公式搞得很復雜，并無實質(zhì)意義78（1）按設防的水壩，Ⅷ、Ⅸ度地震無嚴重損害。226.小結(jié)（1）由于樣本太少，問題復雜，可靠度理論應用于壩工設計，意義不大。（2）單項安全系數(shù)法和多項系數(shù)法，形式不同，本質(zhì)相近。（3）單項安全系數(shù)法形式簡單，便于分析比較。（4）土石壩和水閘抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)k=1.10～1.05,多項系數(shù)法無法應用。796.小結(jié)23第二部分

混凝土壩耐強烈地震而不垮的機理80第二部分

混凝土壩耐強烈地震而不垮的機理24汶川大地震傷亡、失蹤87000人房屋、橋梁大量破壞水壩2380座無一垮壩為什么？81汶川大地震25石岡重力壩圖4石岡重力壩（單位：m）82石岡重力壩26圖5石岡重力壩破壞情況83圖5石岡重力壩破壞情況27圖6霧社重力壩(單位：m)H=114m84圖6霧社重力壩(單位：m)H=114m28圖7谷關拱壩(單位：m)H=85.1m85圖7谷關拱壩(單位：m)H=85.1m29圖8德基拱壩(單位：m)H=181m86圖8德基拱壩(單位：m)H=181m30壩名國家建成時間(年)壩型壩高(m)地震日期震中距(km)震級烈度地面加速度震害新豐江中1959大頭壩1051962.3.191.16.18壩體上部斷面突變處產(chǎn)生水平裂縫西菲羅伊朗1967大頭壩1061990.6327.3-7.7斷面突變處水平裂縫，縫寬1cm，向下游錯動2cm柯印納印1963重力壩1031967.12.103.06.3壩內(nèi)廊道水平0.51g,豎向0.36g壩體斷面突變處水平裂縫寶珠寺中重力壩1322008.5.128.07無損害霧社中1959重力壩1141999.9.217.3壩頂1.02g壩底0.28g無重大損害表1國內(nèi)外已建混凝土壩震害簡表87壩名國家建成時間(年)壩型壩高地震震中距震級烈度地面震害新豐壩名國家建成時間(年)壩型壩高(m)地震日期震中距(km)震級烈度地面加速度震害石岡中1977重力壩21.41999.9.217.3水平0.57g豎向0.48g活斷層穿過壩軸線處，三個壩段被毀，斷層兩邊壩體錯動7.6m，其余壩段完好沙牌中2005拱壩1322008.5.12308.09損害輕微谷關中1961拱壩85.11999.9.21517.3水平0.4g壩體老裂縫擴展，也產(chǎn)生了一些新裂縫德基中1974拱壩1811999.9.217.3水平0.4~0.5g壩基滲水增加，滲出清水帕柯依馬美1928拱壩1131971.2.96.46.6水平1.25g豎直0.7g損害較大，推力墩與壩體間接縫張開，推力墩本身裂開并略有移動，左壩肩巖體大面積坍塌表1國內(nèi)外已建混凝土壩震害簡表88壩名國家建成時間(年)壩型壩高地震震中距震級烈度地面震害石岡壩名國家建成時間(年)壩型壩高(m)地震日期震中距(km)震級烈度地面加速度震害大吐君蓋美1932拱壩771971.2.9326.6滲漏增大勃拉希溪美1970拱壩6519736.6滲漏增大吉勃拉塔美1920拱壩501925.6.256.37滲漏增大拉比美1938拱壩761947.11.137無損傷巴洛沙澳1902拱壩361954.3.15.5壩體有裂縫拉貝爾智利1968拱壩1121985.3.3807.78順河0.31橫河0.114g壩頂裂縫卡勃里爾葡1954拱壩1361969.2.2886無損傷奧迪克塞拉葡1958拱壩411969.2.2887滲漏增大帕特·多夫納羅1971拱壩1081977.3.46無損傷維德·阿吉斯羅1965拱壩1671977.6.47.5無損傷西里斯南非1953拱壩241969.9.296.46.6開裂，漏水表1國內(nèi)外已建混凝土壩震害簡表89壩名國家建成時間(年)壩型壩高地震震中距震級烈度地面震害大吐圖3結(jié)構(gòu)荷載Q1—平時，Q2—地震90圖3結(jié)構(gòu)荷載Q1—平時，Q2—地震34房屋、橋梁：安全系數(shù)1.8~2.0混凝土壩：安全系數(shù)3.0~4.091房屋、橋梁：安全系數(shù)1.8~2.035圖4算例，混凝土重力壩92圖4算例，混凝土重力壩369337圖5算例2混凝土拱壩（高程單位：m）94圖5算例2混凝土拱壩（高程單位：m）3895399640①平時巨大水平推力②安全系數(shù)大靜荷載安全余度包住了動荷載混凝土壩耐強震原因97混凝土壩耐強震原因41遠離活斷層是首要抗震措施活斷層可能分叉躲開并不容易應該重視98遠離活斷層是首要抗震措施活斷層可能分叉42第三部分

混凝土壩抗震設計中混凝土

動態(tài)彈性模量的合理取值99第三部分

混凝土壩抗震設計中混凝土

動態(tài)彈性模量的合理取值4小灣拱壩靜態(tài)瞬時彈模Es=35GPa靜態(tài)長期彈模Ee=21GPa動態(tài)彈模Ed=27GPa=1.3Ee

Ed<Es100小灣拱壩靜態(tài)瞬時彈模Es=35GPa44靜荷載作用下的瞬時彈性模量和持續(xù)彈性模量在加載的瞬時，產(chǎn)生的彈性應變?yōu)椋海?）E()為瞬時彈性模量隨著時間而增加的應變稱為徐變（2）C(t,)稱為徐變度總應變是彈性應變與徐變之和（3）（4）J(t,)稱為徐變?nèi)崃?01靜荷載作用下的瞬時彈性模量和持續(xù)彈性模量45圖1不同齡期加載時混凝土的徐變?nèi)崃?02圖1不同齡期加載時混凝土的徐變?nèi)崃?6徐變?nèi)崃康牡箶?shù)稱為持續(xù)彈性模量（sustainedelasticmodulus）（7）持續(xù)彈性模量與瞬時彈性模量的比值為（8）103徐變?nèi)崃康牡箶?shù)稱為持續(xù)彈性模量47持續(xù)彈性模量與瞬時彈性模量的比值荷載加荷齡期持荷時間t-自重=0~3年t-=