【文章內容簡介】 揚壓力 =[83+﹙－﹚14+14+69] 1 = 2）設計洪水位時的揚壓力 =[2783+﹙－﹚14+14+69] 1=3）校核洪水位時的揚壓力 =[83+﹙－﹚14+14+69] 1=（1）地震荷載 地震引發(fā)底層表面作隨機運動，能使水工建筑產生嚴重的破壞。Dl 5073—2000《水工建筑物抗震設計規(guī)范》規(guī)定：重力壩抗震計算應進行壩體強度和整體抗滑穩(wěn)定分析。工程抗震設防等級為甲類的重力壩，其地震作用效應采用動力法；工程抗震設防等級為乙類?丙類的重力壩，采用動力法或擬靜力法；設計烈度小于8度且壩高小于?等于70m的重力壩，可采用擬靜力法。由潘家口基本資料可知，可采用擬靜力法進行計算。由《水工建筑物》，計算可按式（）計算 （）式中：—作用在質點i的水平向地震慣性力代表值，kN；—水平向設計地震加速度代表值，由于本工程的設計烈度為8度，；為地震效應的折減系數，；—質點i的動態(tài)分布系數按式（）計算。 （）式中：n—壩體計算質點總數；h為壩高。，分別為質點i?j的高度，m；—集中在質點i的重力作用標準值，kN；—產生地震慣性力的建筑物總重力作用的標準值，kN。1） 動態(tài)分布系數的計算 式中：—每段對應的形心到壩基面的豎直距離；—每段對應的自重。圖3—3 地震荷載計算簡圖2）水平慣性力計算 3） 豎向地震慣性力計算當需要計算豎向地震慣性力時，仍可以按計算，但應以豎向地震系數代替。豎向地震加速度的最大值約為水平加速度的，即。當同時計入水平和豎向地震慣性力時。 （2） 地震動水壓力地震時，壩前?壩后的水也隨著地震，形成作用在壩表面的激蕩力。在水平地震作用下，重力壩鉛直面上沿高度分布的地震動水壓力的代表值（單位寬度上的總地震動水壓力）為： （） 式中： —單位寬度上的總地震動水壓力。； ―水平向設計地震加速度代表值，等設計烈度為7度?8度?9度時，分 ?； ―地震作用的效應折減系數，一般去=； ―水體質量密度標準值，； ―壩前水深（設計洪水位），m。對傾斜的迎水面，計算地震動水壓力時，應乘以折減系數，為建筑物迎水面與水平面的夾角。當迎水面有折坡時，若水面以下直立部分的高度等于或大于水深的一半，則可近似取作鉛直，否則應取水面與壩面的交點和坡腳點的連線作為代替坡度作用在壩體上?下游面的地震動水壓力均垂直于壩面，且二者的作用方向一致。本設計中，水下直立部分，由于，故：上游迎水面： 下游迎水面： 上游地震動水壓力：下游地震動水壓力： 非溢流壩荷載組合 基本組合基本組合1：興利水位的水壓力?揚壓力?浪壓力?自重?泥沙等?；窘M合2：設計洪水位時的靜（動）水壓力?揚壓力?浪壓力?自重?泥沙壓力等。 特殊組合偶然組合1：校核洪水位時的（靜）動水壓力?揚壓力?浪壓力?自重?泥沙壓力等。偶然組合2：正常蓄水位時的水壓力?揚壓力?浪壓力?自重?泥沙壓力?地震慣性力?地震動水壓力?動土壓力等。各種組合下的荷載計算成果如附表所示。 非溢流壩抗滑穩(wěn)定分析在不同水位下核算壩體沿壩基面或壩基內部緩傾角軟弱結構面的抗滑穩(wěn)定的安全度（按平面問題進行分析）。（1）河床壩段作為平面問題處理，岸坡壩段按空間問題處理；（2）略去橫縫作用，以單寬計算；（3）假定壩段為一根固結于基礎上的變截面懸臂梁。 滑動面的選擇滑動面的選擇是穩(wěn)定分析的重要環(huán)節(jié)。基本原則是：研究壩基面地質條件和壩體剖面形式時，選擇受力較大?抗剪強度低，最容易產生滑動面的截面作為計算截面。一般有以下幾種情況：壩基面?壩基內軟弱層面?基巖緩傾角軟弱結構面?碾壓混凝土層面?不利的地形等。在本設計中選擇壩基面為滑動面進行分析。 抗滑穩(wěn)定計算方法（1） 單一安全系數法（抗剪斷公式）利用抗剪斷公式時，認為壩體混凝土與基巖接觸良好，屬于膠結面，當接觸面成水平時，此時其抗滑穩(wěn)定安全系數的計算根據SL 3192005《混凝土重力壩設計規(guī)范》為： （）式中：—抗滑穩(wěn)定安全系數計算值，不分工程級別，基本荷載組合時，；偶然組合1 ；偶然組合2，； —抗剪斷摩擦系數，??； —抗剪斷凝聚力，由實驗得到；在本次設計中我們加強地基的處理??；A—計算截面（壩底面）面積?！佑|面以上的總鉛直力 ；—接觸面以上的總的水平力 ；—作用在接觸面上的揚壓力 。圖3—4 壩體抗滑穩(wěn)定計算簡圖（2） 可靠度理論法SL 3192005《混凝土重力壩設計規(guī)范》采用了抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)計算方法。計算時，對基本組合?偶然組合應分別進行計算。具體表達式如下：基本組合： （）偶然組合： （） 式中：—結構重要性系數，對于壩體安全級別為Ⅰ?Ⅱ?Ⅲ級的結構，其結構重要 ??，； —設計狀況系數，對應于持久狀況?偶然狀況???； —作用效應函數； —構件及構件抗力函數；—永久作用分項系數； —可變作用分項系數，； —永久作用標準值，； —可變作用標準值，； —幾何參數的標準值，可作為定值處理； —材料性能的標準值，由實驗確定； —基本組合結構系數； —偶然組合結構系數； —材料性能的分項系數；見表3—2； —偶然作用標準值。 非溢流壩抗滑穩(wěn)定計算表3—2 材料性能分項系數序號材料類別及強度抗剪斷強度分項系數備注1混凝土/基巖，混凝土之間，常態(tài)混凝土 碾壓混凝土之間，碾壓混凝土基巖之間，軟弱夾層之間，2混凝土強度抗壓強度表3—1 結構系數表序號項目組合類型分項系數1壩體抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)基本組合偶然組合2混凝土抗壓極限狀態(tài)基本組合偶然組合（1） 單一安全系數法基本組合1（興利水位）： =滿足穩(wěn)定要求?；窘M合2（設計洪水位） =滿足穩(wěn)定要求。偶然組合1（校核洪水位） =滿足穩(wěn)定要求。偶然組合2（興利水位） =滿足穩(wěn)定要求。（2） 可靠度理論法：基本組合1（興利水位）： 左邊=右邊=左邊右邊 所以滿足抗滑穩(wěn)定要求?；窘M合2（設計洪水位）： 左邊=右邊=左邊右邊 所以滿足抗滑穩(wěn)定要求。偶然組合1（校核洪水位）： 左邊=右邊=左邊右邊 所以滿足抗滑穩(wěn)定要求。偶然組合2（興利水位）： 左邊=右邊=左邊右邊 所以滿足抗滑穩(wěn)定要求。結論：由以上計算可知：在各種組合下，壩基面均滿足抗滑穩(wěn)極限狀態(tài)要 非溢流壩應力分析 目的應力分析的目的是為了檢驗大壩在施工期和運用期是否滿足強度要求，所擬定的壩體剖面尺寸是否經濟合理，同時也是為研究?解決設計和施工中的某些問題，如為混泥土標號分區(qū)和某些部位的配筋等提供依據。 分析方法重力壩應力分析的方法有：理論計算（材料力學法和有限單元法），模型實驗法。對于本設計屬于高壩，并且地質條件較簡單，可按材料力學方法計算壩體應力。 基本假定（1） 壩體混凝土為均質?連續(xù)?各向同性的彈性體。（2） 各壩段均可視為固接于地基上的變截面懸臂梁不考慮地基變形對壩體應力的影響，并認為各壩段獨立工作，橫縫不傳；（3） 假定壩體水平截面上的正應力按直線分布，不考慮廊道等對壩體應力的影響（不考慮應力集中）。 邊緣應力的計算當采用材料力學法分析壩體應力時，SL 3192005《混凝土重力壩設計規(guī)范》規(guī)定的強度指標如下。（1）重力壩壩基面壩踵?壩趾的垂直應力應符合下列要求：1）運用期a 在各種荷載組合下（地震荷載除外），壩踵垂直應力不應出現拉應力，壩趾垂直應力應小于壩基容許壓應力；b 在地震荷載作用下，壩踵?壩趾的垂直應力應符合《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（Sl 20397）的要求。2）施工期。（2）重力壩壩體應力應符合下列要求：1）運用期a 壩體上游面的垂直應力不出現拉應力（計揚壓力）。b 壩體最大主壓應力，應不大于混凝土的允許壓應力值。c 在地震情況下，壩體上游面的應力控制標準應符合《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（SL 20397）的要求。2）施工期a 壩體任何截面上的主應力大于混泥土容許壓應力；b 在壩體的下游面。（3）單一安全系數法1）運用期（不計入揚壓力）的壩體應力分析a 水平截面上的正應力由《水工建筑物》（王光綸 主編），上下游邊緣應力可按下式計算。 （） （）式中：—上游邊緣應力；—下游邊緣應力； —作用于計算截面以上全部荷載（不包括揚壓力）的鉛直分力的總和，； —作用于計算截面以上全部荷載（不包括揚壓力）對截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，； —計算截面的長度，m 。 b 主應力 （） （） （） （）式中：—上游水壓力強度，kpa；—下游水壓力強度，kpa； —上游壩坡坡率，； —下游壩坡坡率。圖3—5 壩體應力計算簡圖應力計算如下基本組合1（興利水位）：上下游邊緣應力： 0上下游壩面水壓力強度：上下游邊緣主應力：基本組合2（設計洪水位）：上下游邊緣應力： 0上下游壩面水壓力強度：上下游邊緣主應力：偶然組合1（校核洪水位）：上下游邊緣應力： 0上下游壩面水壓力強度：上下游邊緣主應力：偶然組合2（興利水位）：上下游邊緣應力： 0上下游壩面水壓力強度：上下游邊緣主應力：2）運用期（計入揚壓力）的壩體應力分析a 水平截面上的正應力先求出包括揚壓力在內的全部荷載鉛直分力的總和及全部荷載對截面垂直水流流向形心軸產生的力矩總和，再利用式（）和（）計算和。b 主應力 （） （） （） （）式中：—上游水壓力強度，kpa； —下游水壓力強度，kpa； —上游壩坡坡率；—下游壩坡坡率；—上邊緣揚壓力強；—下邊緣揚壓力強?；緟担? 應力計算如下：基本組合1（興利水位）：上下游邊緣應力： 0上下游壩面水壓力強度：上?下游揚壓力強度：上下游邊緣主應力： 基本組合2（設計洪水位）：上下游邊緣應力： 0上下游壩面水壓力強度：上?下游揚壓力強度：上下游邊緣主應力： 偶然組合1（校核洪水位）：上下游邊緣應力： 0上下游壩面水壓力強度：上?下游揚壓力強度：上下游邊緣主應力： 偶然組合2（興利水位）：上下游邊緣應力： 0上下游壩面水壓力強度： 上?下游揚壓力強度：上下游邊緣主應力： 3）施工期壩體應力分析a 上下游邊緣應力： 0b 上下游邊緣主應力..（4）可靠度理論法SL 3192005《混凝土重力壩設計規(guī)范》承載能力極限表達式： （）式中：—作用的效應函數 ，；—抗力函數 ， ；—混凝土的抗壓強度，本設計中我們使用C30的混凝土，即；—荷載作用的設計值，；—材料性能的設計值；—組合的結構系數，查表3—1，；—壩體下游的邊坡系數，；—作用于計算截面以上全部荷載對計算截面形心的力矩總和，1） 運用期（計入揚壓力）基本組合1（興利水位）： 左邊=右邊=左邊右邊 滿足要求?；窘M合2（設計洪水位）： 左邊=