对《水工建筑物抗震设计规范》中有关水闸及闸坝抗震问题探究.pdf

准化
水利技术监督
2012年第3期
对《水工建筑物抗震设计规范》中
有关水及闸坝抗巖阿题探究
阿达来提?吐尔温1刘薇2王明龙王艳宁2
(1.新疆水利厅喀什噶尔河流域管理处,新疆喀什市844000;
2.中国农业节水和农村供水技术协会规划设计研究中心,北京100045
【摘要】本文通过新疆、四川等地区,水闸及闻坝的震害及其抗震计算中所遇到的问题,对《水工建筑物抗
震设计规范》中水闻抗震计算的方法、抗震措施等提出建议,供修编规范时参考
关键词】水闸;闻坝;抗巖;规范
【DOⅡ编码】10.3969/j.issn.1008-1305.2012.03.003
中图分类号】T-652.2【文献标识码】A【文章编号】1008-1305(2012)083-000-04
新疆是我国强震频发地区,许多大型水闻及闻闻坝抗滑稳定仍采用拟静力法计算。
坝均位于7度或8度强震区。鉴于新疆地区水闸震
害的独特性,根据本地区水闻抗震除险加固情况
2如何判断震后水闸抗滑稳定性
结合汶川地震中一些共同问题进行探究。
砂砾地基上地震工况下2级水闸抗剪稳定安全
11-2级水抗滑稳定是否需要采用动力法计算
系数,《水阐设计规范》明确规定>1.05,对沉
降变形也规定最大沉陷量不大于15cm,不均匀沉降
水闻和闻坝的抗滑稳定是其设计中是基本要求不大于5cm,但对震后水平变位却没有明确规定。
之ー。《水工建筑物抗震设计规范》(SDJ10-78)规范
耿达闸坝坝高31.5m,建于砂砾石深厚覆盖层
第8.1.1条规定:水闸的抗震计算包括抗震稳定和结地基上,设防烈度8度。由于覆盖层中含漂卵石层
构强度计算。第8.1.2条规定:设计烈度为8、9度中存在局部架空等原因,1986年蓄水至2006年整
的1、2级水闻或地基为可液化土的1、2级水闻的地个间坝持续沉降和向下游变位。虽变位逐步收敛,
震作用效应计算,应采用动力法进行抗震计算。
但最大沉降5.4mm,最大水平位移28.4mm。2008年
目前我国所有水工建筑物抗滑稳定计算均采汶川地震,场地烈度9度,震后产生10.2mm沉降
用拟静力法计算,那么,设计烈度为8、9度的1、变形,但向下游产生126mn水平变位,复核成果表
2级水闸和闻坝或地基为可液化土的1、2级水闻和现,在8度地震下(0.259g),结构抗滑稳定安全
闸坝抗滑稳定计算如何来执行上述规定?如果用系数满足规范要求。在9度地震下(a=0.48g8),
动力法计算水闻和闸坝的抗滑安全性,又用什么作该闻坝抗滑稳定安全系数0.88,但震后闸室地基未
为判据?如果考虑目前水闻动力法及抗滑稳定计
算现状,是否应明确规定:设计烈度为8、9度的1
作者简介:阿达来提,吐尔温(1959年-),女,新略什人,
2级水闸和闸坝或地基为可液化土的1、2级水闻和
高级工程师。
标准化
水利技术监督
2012年第3期
岀现液化现象,整个闻体未产生明显不均匀变形
不一定是控制条件。
闻室未产生贯穿性裂缝,闻室无明显失稳形态,仅
产生较大水平变位。
5关于地緹反应的线弹性与非线性动力分析
该如何评价该闻坝震后的抗滑稳定性?是否
强震是一个人们至今尚未完全认识的极为复
要进行抗震加固?又如何进行抗震加固?水闻及杂的、可造成极为严重灾害的小概率事件。砂砾
闻坝的失稳评判标准应如何确定?
石、砂等土基的动力特性远比岩基复杂,由于地
3动力法计算适用条件
震波在土基中吸收、反射,地震过程中土基中孔
隙水压力的提高,有效应力的减少,土基的模量
抗震规范第8.1.2条规定:设计烈度为8、9比和阻尼比具有明显非緩性特点,因而土基的结
度的1、2级水闸或地基为可液化土的1、2级水闻构抗震问题颇为复杂,再加上水闸是个纵横向刚
的地震作用效应计算,应采用动力法进行抗震计度差异较大的空间结构,因而土基上的水闻的结
算。由于当前我国无闻坝设计规范,大量河床式电构抗震问题更为复杂。
站中的闸坝,仍按水闸设计规范设计。
较长时间里,由于强震区水闸数量不多,相对
由于静力计算无法反映覆盖层非线性动力特大坝而言,地震给水阐所带来的直接与间接灾难较
点,而许多深覆盖层上高达30多米的3级闻坝,小,因而水间的抗震设计多以地震工况下结构稳定
震害及其影响远大于平原地区的水间,是否仍可不为条件,沿用拟静法进行计算。实践证明,尽管其
用动力法计祘?
抗滑安全系数满足规范要求,但在饱和中等密实土
4关于垂直水流向震害及抗展设计
基上的水间仍会发生严重破坏,有的甚至倾倒失
稳,因而规范规定设计烈度为8、9度的1、2级水
抗震规范4.1.7条规定:“闻墩、进水塔、闸闻或地基为可液化土的1、2级水闻,应采用动力
顶机架,应考虑两个主轴方向水平向地震作用”,法进行结构强度抗震复核。
实践证明这一要求和规定是正确,但可能需完善。
用动力法进行水闸结构强度复核,就需要现场
新疆喀什布哈拉水闻,地处开阔平坦的戈壁滩进行地基动力特性测试,并在室内利用动三轴试
上,8度地震区,Ⅱ级水闻,闸室高4m,开敞式整验,测定土基的最大剪切模量与平均有效主应力的
体结构,上部板梁结构简支于启闭台柱上,地震后关系、动剪切模量比与动剪应变幅的关系、阻尼比
启闭台柱、闸墩巖害严重、牛腿混凝土全部拉压破与动剪应变幅的关系,概化后代入特定的非线性程
坏、轻型钢架鉄皮启闭机房的圈梁剪断、公路桥工序进行计算,才可模拟出地震中土基上水闸破坏过
作桥无法正常工作…
程。然而由于现场试验诸多困难,室内重塑样的代
四川鱼子溪电站的泄洪闸,闸室高28.5m,为表性,试验成果概化后的误差,以及计算中许多假
各自独立的带胸墙的整体式闻室结构,汶川地震定,不少计算结果常与实际有一定出入。
时,场地地震烈度10度(超过设防烈度8度),震
当然,在条件具备时,进行土基上三维弹塑性
后次生灾害异常严重,启闭机房严重砸坏,三扇弧计算是需要的,但考虑到目前土基上水闻的三维非
形闻门支臂被震断冲至下游,支铰后尾墩开裂,但性动力计算成果尚不能直接作为除险加固设计
由于闻坝轴线与地震波主轴夹角较小,且坝顶长的主要依据,试验和计算费用较大。在此现况下,
78m,河谷狭窄,两岸山体约束较强,又采用带胸逐步摸索一套以三维非线性动力计算成果为
墙的整体结构,整体刚度较大,经多次检查:胸墙、以等效线弹性动力参数为依据,以实际震害为鉴别
墩、启闭台柱几乎未见什么裂缝,结构完好
标准,进行三维线弹性动力分析,并参见众多工程
从上述两座闻室震害对比中似乎可见
实践及经验进行加固设计,是否为更实用、更便于
(1)作为抗震规范,从安全计,要求水闸和闸推广的方法?
坝在抗震计算中,考虑两个主轴方向水平向地震作
用,是必要的。
6抗腱复核的荷载组合
(2)但认识和宏观判断上,在峡谷地区,当采
SIL265-2001《水间设计规范》规定:地震工况
用带胸墙的整体结构,且上部结构与启闭台柱为刚时,按正常蓄水位组合计算水重、静水压力、扬压
结时,由于横向刚度的提高,垂直水流的地震反应力、浪压カ,地震力,不计冰压力和冻土压力。