1、中 主要应以碾压试验为依据来确定土石坝的压实干重度 参照 水工统标之规定 其重度可按其概率分布的分位值取值附录表中土的分类 遵循了土的分类标准 水工大体积混凝土 包括常态混凝土和碾压混凝土 的重量 主要用以抵抗倾覆和滑移 一 般对结构有利 且其几何尺寸的变异性相对较小 施工质量控制也为混凝土的重度提供了一定的保 证 故取其分项系数为 对于普通混凝土结构建筑结构设计统一标准 编制组曾对个省 市 自治区实 测的块大型工民建钢筋混凝土预制构件的自重 以及以上找平层 垫层 保温层 防 水层等约个测点的厚度和部分重度进行统计 结果表明 实测平均值为标准值的倍 港口工程结构可靠度设计统一标准 编制组曾对全
2、国港口建设中混凝土和钢筋混凝土个样本 进行统计 结果表明 自重均值与标准值的比值为水工统标送审稿 附件二 水工钢筋混 凝土结构可靠度分析和分项系数确定 对永久作用 主要为水工钢筋混凝土自重 开展了研究 结果 水工建筑物荷载设计规范 条文说明 表明 普通水工混凝土结构的自重的作用分项系数采用是恰当的 在土石坝的稳定分析中 土体或堆石部位不同 所起的作用也不同 滑弧上部的重量促使其滑 动 而下部的重量则往往阻止其滑动因此 很难从整体上区分土石坝的自重对结构有利或不利 但对于同一土体或堆石 其重度越大 说明其压实度越高 其抗剪性能也越好 对坝体稳定有利 故 规定其分项系数采用 静水压力 一般规定 按
3、照 水工统标 的规定 结构设计时应根据在结构在施工和运用过程中的具体情况分别考 虑持久 短暂 偶然三种设计状况水工建筑物 结构 的施工 运行条件复杂 因而静水压力计算 时 计算水位的确定必须与一定的设计状况相适应相应于持久设计状况或施工 检修短暂设计状 况下的静水压力属可变作用 在遇到校核洪水时的偶然设计状况下 静水压力则是一种偶然作用 为使条文简明起见 条文中将静水压力作为可变作用时的标准值及作为偶然作用时的代表值 统称 为静水压力代表值 枢纽建筑物和闸门结构在不同设计状况下静水压力代表值的计算水位 一般为水库的特征 水位 在建筑物运用过程中水位可以人为控制 故对静水压力的作用分项系数采用影
4、响坝内 管道和地下结构外水压力标准值取值的因素较为复杂 本规范基本上沿用现行水工结构设计规范 中确定的原则和方法 并规定其作用分项系数采用 枢纽建筑物的静水压力 水工统标的规定对那些有传统的取值或有显著特征的 以及难以依靠统计资料 按概率分布的分位值确定其标准值的可变作用 可采用定义形式规定其标准值枢纽建筑物的静 水压力即属于这种情形现行水工建筑物设计规范在考虑建筑物的静水压力时 均以水库特征水 位为依据因此 本规范原则上也以水库特征水位为依据 用以确定相应设计状况下枢纽建筑物的 静水压力代表值 本规范明确规定正常蓄水位 或防洪高水位 作为持久设计状况下静水压力标准值的计算水位 正常蓄水位系指
5、水库在正常运用的情况下 为满足设计的兴利要求在供水期开始时应蓄到的最高水 位 防洪高水位系指水库遇到下游防护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位鉴于坝下游防护 对象的防洪标准一般都在年一遇的洪水范围以内 可以认为属于常遇洪水范畴因此 对于有防 洪作用的水库 可将高于 或等于 正常蓄水位的防洪高水位作为持久状况下水位对待 水库校核洪水位系指水库遇到大坝的校核洪水时在坝前达到的最高水位校核洪水出现的概 率很低 属稀遇事件 应作为偶然设计状况考虑 相应的校核洪水位就是偶然设计状况下静水压力 代表值的计算水位 水库设计洪水位系指水库遇到大坝的设计洪水时在坝前达到的最高水位 它介于正常蓄水位 或防洪高水
6、位 与校核洪水位之间 主要用以计算正常运用时的泄洪流量 确定泄水建筑物的泄洪 能力对挡水建筑物的稳定和结构强度而言 设计洪水位一般不起控制作用在混凝 土重力坝设计规范 试行 补充规定 和混凝土拱坝设计规范 中 一般已不考虑设计 洪水位这一荷载组合情况参考美国 日本等国外的坝工设计规范或设计导则 对大坝设计也都只 考虑正常蓄水位和校核洪水位两种情况因此 本规范不考虑设计洪水这种情况 水工建筑物荷载设计规范 条文说明 本规范系确定各种设计状况下作用代表值的取值标准 有的建筑物 如拱坝 土石坝 还需要考 虑计算水位低于正常蓄水位时的静水压力与相应作用的组合 此种组合情况应由有关的专业设计 规范作出规
7、定河床式水电站厂房作为挡水建筑物的一部分 故其静水压力代表值的计算水位应 与闸 坝等挡水建筑物相同 坝后式和岸边式水电站厂房承受的静水压力作用 其计算水位取决于下游特征水位 即采 用由有关设计标准规定的厂房防洪设计洪水位和校核洪水位 在厂房施工期 机组检修等短暂设计 状况下 其静水压力代表值的计算水位应按照水电站厂房设计规范 的有关规定确定 临时性水工建筑物 如导流建筑物 施工围堰 临时性泵站等 和各种类型大坝施工期渡汛 时设计采用的设计洪水标准 在水利水电枢纽工程等级划分及设计标 准水利水电施工组织设计规范 中均有明确规定 可据以计算确定其静水压力代表 值的计算水位 水工闸门的静水压力 水工
8、闸门有多种型式 按其用途可分为工作闸门 事故闸门 检修闸门和施工闸门等 各种 闸门的具体运用条件各不相同本条系指出确定闸门静水压力代表值时应考虑的一般原则 设置在发电 供水 泄水等建筑物进水口的工作闸门或事故闸门 是大坝 水闸等挡水建筑 物的组成部分 闸门关闭时即起挡水作用因此 工作闸门或事故闸门的静水压力代表值的计算水 位 应按照与相同的水位标准 即持久设计状况下的计算水位可采用正常蓄水位或防洪高水 位 偶然设计状况下的计算水位采用校核洪水位 根据国内工程资料 多数船闸的上游最高通航水位与正常蓄水位一致 最高挡水位与校核 洪水位一致 本条所列水工建筑物 在其上游或下游侧一般设有检修闸门 供该
9、建筑物检修时挡水除 河床式水电站有可能安排在汛期检修外 一般安排在枯水期进行 各建筑物检修时的上 下游水位 有所不同因此 检修闸门在短暂设计状况下静水压力代表值的计算水位 应根据设计预定的该建 筑物检修时的水位确定 导流底孔和其他临时挡水建筑物设置的闸门 运用条件复杂 情况各异因此 闸门静水压力 代表值的计算水位可参照规定的有关洪水标准 结合设计预定的挡水水位 经综合分析确定 管道及地下结构的外水压力 坝内钢管的外水压力主要由水库经坝体混凝土的渗流和沿钢管外壁的绕渗形成本条系 参照水电站压力钢管设计规范 的有关规定 并参考国内个工程和日本田子仓 南 非莫希罗克等水电站的设计经验 以及美国垦务局
10、钢管设计标准等编写而成目前工程设计中折 减系数值多采用 实测地下水位线是确定建筑物外水压力的基本依据由于地下水位实测工作量很大 一般 测量期限较短 所取得的数据有限 因此可以考虑按测得的较高地下水位线作为确定设计地下水位 线的基础此外 在有些情况下很难或几乎不可能测得地下水位线 此时可考虑由地质专家凭经验 给出对于靠近水库的地段 应考虑水库蓄水后地下水位可能出现的变化对于内水压力较大的 引水隧洞 内水外渗可能抬高地下水位 特别是在混凝土衬砌与钢管交界处 更应注意这种情况 本条沿用水工隧洞设计规范 关于混凝土衬砌有压隧洞外水压力的计算方法 及外水压力折减系数的取值考虑到即使在完整性很好的岩层中
11、通过裂隙处仍可能有渗漏水 故 水工建筑物荷载设计规范 条文说明 本规范对附录中级岩体的外水压力折减系数作了适当调整 无压隧洞和地下厂房的洞室 可直接通过衬砌排水以大幅度降低外水压力云峰水电站阀 室在混凝土衬砌边墙与围岩之间设置了排水槽 使外水压力减小到零 龚咀 南水水电站在地下厂 房周围设置了排水廊道 衬砌与岩体之间设置排水槽 厂房边墙均不考虑外水压力 顶拱则按 倍外压水头考虑鉴于国内水电工程的实践经验 故提出条文中的有关规定 本条对钢板衬砌压力隧洞的外水压力分为三种情况作出规定 埋深较浅的钢衬隧洞 钢板厚度通常按内水压力计算确定 采用适当的加劲措施即可满足 抗外稳定要求 这种情况一般可不采取
12、排水措施鉴于外水压力使钢管压屈破坏的经验教训 故对 此种情况下的外水压力宜按设计地下水位线以下的全水头计算 在钢衬隧洞的上部或侧面设置排水洞以降低地下水位的工程实例较多 国内如绿水河 花 木桥 盐水沟 鲁布革水电站 国外如美国的巴斯康蒂 瑞典的刚斗等排水洞的排水降压效果与其 工程地质条件 地下水的补给条件等有密切关系如花木桥水电站 在下水平段顶部以上处 开挖排水洞后 使排水洞以上的地下水位线由原来的降低到以下 而美国巴斯康蒂抽 水蓄能电站高压管道的下平段 在管道以上处开挖了条排水洞 并打了大量足以覆盖条 高压管道范围的排水孔 由于排水孔堵塞和钢筋混凝土衬砌与钢管接头处渗漏等原因 仅使外压水 头
13、由降低到工程实践表明 采用排水洞并钻深孔排水 可取得较好的排水效果 但需 结合工程地质条件 确定排水的长期有效性 国内外还有一些在钢管与混凝土之间或混凝土与围岩之间设置排水管的工程实例 如日本的 新高濑川 今市抽水蓄能电站的高压管道 在钢管与混凝土之间和混凝土与围岩之间均设置了排水 管 外水压力水头采用钢管上部覆盖岩层垂直厚度的倍 而喜撰山抽水蓄能电站的高压管道 虽 在钢管与混凝土之间设置了排水 但对外水压力水头未作折减我国花木桥水电站 在高压管道内设 置了排水管 外水压力水头折减系数采用天生桥二级水电站在钢管外围采用了排水管 外水压力 水头折减系数采用在钢管外侧设置排水管排水效果好 但维护修
14、理困难 地下水含有析离的矿 物质时可能导致排水管堵塞 因此在估计排水效果时必须考虑排水管的长期有效性 扬压力 一般规定 混凝土坝 水闸等水工建筑物施工时通常采用分层浇筑混凝土 浇筑层面及混凝土与基岩 接触面常是可能渗水的通道由于渗透观测资料很少 估算层面或接触面可能脱开部分面积占总 面积的百分比往往有困难 为偏于安全计 我国现行混凝土坝 水闸 水电站厂房等设计规范均假定 计算截面上扬压力的作用面积系数为这与美国 日本的有关设计规范中关于 坝体内部和坝 基面上的扬压力均作用于计算截面全部截面积上 的规定是相同的 实践经验和原型观测资料表明 岩基上的混凝土实体重力坝 宽缝坝 空腹坝 大头坝及拱 坝
15、等坝基面上的扬压力分布图形是不同的 同一种坝型在不同的地基地质条件及防渗排水措施的 情况下 其扬压力分布图形存在很大差异故应根据不同的水工结构型式 地基地质条件及防渗排 水措施 分别确定扬压力的分布图形 挡水建筑物的扬压力是在上 下游静水头作用下所形成的渗流场产生的 是静水压力派生出来 的荷载 故其计算水位应与静水压力的计算水位一致 在扬压力分布图形中 以往习惯于将取决于下游计算水头的矩形部分的合力称为浮托力 水工建筑物荷载设计规范 条文说明 其余部分的合力称为渗透压力对于在坝基设置抽排系统的情况 则以主排水孔为分界线 分别计 算其前后的扬压力 混凝土坝的扬压力 混凝土坝地基地质条件 防渗排水
16、措施对其扬压力分布图形的影响 情况十分复杂 故通常 根据已建工程的实测资料 统计分析排水孔处的扬压力水头与上 下游水位的关系根据防渗 排 水条件的不同 可分为以下种情况 当坝基设有防渗帷幕和排水孔时 统计分析排水孔处的渗透压力强度系数并定义为 式中排水孔处的实测水头 坝底面上的上 下游计算水头 当坝基设有防渗帷幕和上游主排水孔 并同时设有下游副排水孔及抽排系统时 分别统计 分析主排水孔处的扬压力强度系数和副排水孔处的残余扬压力强度系数并定义为 式中副排水孔处的实测水头 当坝体内部上游面附近设有排水孔时 统计分析排水孔处的渗透压力强度系数并定义为 本规范编制时收集到多座混凝土坝的坝基面实测扬压力观测资料 包括重力坝 实体 宽 缝 空腹坝支墩坝 大头 梯形坝拱坝 双曲 重力拱坝 等多种坝型按不同坝型 不同坝段 河 床坝段和岸坡坝段对渗透压力强度系数扬压力强度系数及残余扬压力强度系数分别进 行了概率统计分析 结果表明 其分布概型以正态分布为好 其概率分布的分位值与现行规范规定的平均值基本接近 在最终确
