水工建筑物抗震设计规范(DL5073-2000)相关问题探讨.pdf

水电站设计第30卷第2期
DHPS2014年6月
水工建筑物抗震设计规范(DL5073-2000)
相关问题探讨
张公平,潘晓红,饶宏玲
(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院有限公司,四川成都610072)
摘要:本文通过对近几年高拱坝、高边坡设计工作中遇到的共坝孔口结构配筋混凝上动拉应力控制值、岩质边坡地震效应折减
系数和动态分布系数的取值等问题的研究探讨,对水工建筑物抗震设计规范(DL5073-2000的相应内容提出了建议,希望能
为类似工作提供参考。
关键词:水工建筑物抗震设计规范;孔ロ结构;混凝土动拉应力;岩质工程边坡;动态分布系数
中图分类号:TV223
文献标志码:B
文章编号:1003-9805(2014)02-(0041-05
来承担超过混凝土动拉应力控制值的这部分拉应
0前言
力。但拱坝孔口结构配筋混凝土动拉应力控制值如
何确定,是否与拱坝坝体混凝土动拉应力控制值
随着国家西部大开发和西电东送战略的深入开致,在规范中并没有给出相关描述
展,拉西瓦、小湾、溪洛渡、锦屏一级、大岗山、白鹤滩1.1拱坝坝体混凝土动拉应力控制值
等一批200~300m级高拱坝工程先后开工建设,这
根据规范第4.6.1条利第4.7.1条的规定,
些高拱坝大多位丁西南、西北等高地震烈度区,高拱工程设计中常采用的拱坝坝体混凝土动拉应力控制
坝、高边坡防震、抗震问题突出。笔者结合近几年参值的计算式如式1所示。
与过的高拱坝、高边坡的设计工作,对拱坝孔口结构
01=1.3 x0. 1/YY Youll
配筋混凝土动拉应力控制值、岩质边坡地震效应折
式中-一坝体混凝土轴心抗压强度标准值
减系数和动态分布系数a的取值等问题进行探(巾于规范!未规定混凝土龄期及强度保证率,参
寸,并对《水工建筑抗震设计规范》(DL5073-考规范的规定,取90d(或18)龄期,80%(或
2000的相应内容提出了建议,希望能为类似工作85%)保证率,按规范2-4.6.1条规定,1.3x0.1/即
提供参考。
为在混凝土静态抗拉强度标准偵0.1上提高了
30%的混凝土动态抗拉强度。
拱坝孔口结构配筋动拉应力控制值ッ一结构系数按照规范27.1.7条和6.17
的探讨
条规定,抗拉强度取0.7;
Yn一材料性能的分项系数,按照规范条
拱坝为超静定结构,坝体混凝土通常处于三向
文说明4.7条,取1.5;
受力状态,应力状态十分复杂:由于泄洪的要求,拱
结构重要性系数;
坝坝身常需设置泄水孔口,这些孔口一定程度上将
ψ一一设计状况系数,取0.85
削弱了坝体结构,导致孔口周围出现应力集中的情
在进行地震工况大坝应力分析中,当坝体动拉
况;在地震工况下,受地震荷载的影啊,孔口周边的应力<[o],时,即认为坝体混凝土是安全的;当坝
应力状态进一步恶化,拉应力的范围也可能进一步体动拉应力>[o],时,认为坝体混凝土可能开裂
扩展。对于地震工况下拱坝坝身孔口周围拉应力的
锦屏一级、溪洛渡等高拱坝孔口配筋计算成果
问题,工程设计中常参照规范附录D中的关于静表明,如采用式1的动拉应力控制值作为孔口配筋
力工况配筋的相关公式,在孔口周边适当配置钢筋拉应力控制值,孔口部位的拉应力超标的范围和配
收稿日期:2013-12-25
作者简介:张公平(1981-),男,四川成都人,硕士,工程师,从事水工设计工作。
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筋量均较小,考虑到拱坝孔部位的应力状况较坝结构配筋动拉应力控制值计算公式如式4所示。
体更复杂,孔口开裂对于工程的影响也更大,有必要
o, =//y4 Yn Yoll
对该控制值的取法作进一步的深入研究
式中fa一混凝土轴心抗拉强度标准偵,按
1.2拱坝孔口结构配筋动拉应力控制值的探讨
规范”第6.1.5条正文规定,应取28d龄期,95%强
1.2.1规范2的相关规定
度保证率的混凝土强度值。
拱坝孔口结构配筋动拉应力控制值的讨论,首
Y结构系数,取1.2;
先从分析规范-2承载能力分项系数极限状态表达
Ym材料性能的分项系数,取1.4
式入手。
1.2.2拱坝孔口结构配筋动拉应力控制值的探讨
(1)规范”的相关规定。规范第15.1.3条规
为了比较式1(拱坝坝体混凝土动拉应力控制
定“抗震验算时,钢筋混凝土构件截面承载力的设值)和式4(拱坝孔口结构配筋动拉应力控制值)的
计表达式应为...”"(公式如式2所示)。
差异,笔者结合参与过的锦屏一级拱坝孔口配筋工
olS(yaGa,YoQa,YaEk,a)≤.:R(f』,a)(
程实例,以不同强度保证率下锦屏一级拱坝坝身孔
口部位C040的抗拉强度标准值(90d龄期,85%保
式2中,结构系数γ取1.2(钢筋混凝士)为证率为27IMPa:90d岭期,95%保证率为2.60MPa;
材料强度的设计值,按规范第6.1.4条条文说明换算出的28d龄期,5%保证率为1.76MPa)为基
规定,对应的混凝土材料性能分项系数γ。取1.4。
准,按式1和式4的的计算公式及相应分项系数分
另外,规范”第6.1.5条正文规定,在混凝土结别对混凝土动拉应力控制值进行了计算(结构重要
构构件设计中,不育利用混凝土的后期强度,但经过性系数%均取1.1,设计状况系数ψ均取0.85)。
充分论证后,也可根据建筑物的型式、地区的气候条
按式1计算出的拱坝坝体混凝土动应力控制
件以及井始承受荷载的时间,采用60d或者90d的值为3.59MPa,按式4计算出的拱坝孔口结构配筋
抗压强度
动拉应力控制值为1.12MPa,两者差异较大。另
同时,规范第6.1.2条条文说明中也给出了外,如果采用式1的计算值作为孔口结构配筋动拉
90d绘期、保证率80%混凝土强度与28d岭期、保证应力控制值,孔口拉应力超标范围和配筋量均较大
率95%混凝土强度等级之间的换算系数(约为(甚至会出现钢筋布置不下的情况)。
0.65)。
以上分析成果表明,简单地按照式1的计算值
(2)规范的相关规定。规范第4.7.1条规作为拱坝孔口结构配筋动拉应力控制值是不合适
定”“各类水工建筑物的抗震强度利稳定应满足下列的。笔者认为,拱坝孔口结构配筋混凝土动拉应力
承载能力极限状态设计式.."(公式如式3所控制标准还是要结合规范2对混凝土强度取值说
示)
明:拱坝孔口混凝土结构特点、受力特点、开裂可能
hvSY:G=,%,x,ノミ化
带来的影响,以及坝体及结构混凝土在地震中的工
程实例综合确定:
式3中,按照规范27.1.7条和6.1.7条规定,
(1)关于地震工况下拱坝孔口结构混凝土抗拉
抗拉强度取0.7,结构系数Y取0.7:为坝体混凝强度标准值是否提高的问题。由于拱坝孔口部位的
土轴心抗乐强度标准值,按照规范条文说明4.7进、出口闸墩,流道及支撑大梁等结构均为大体积混
条,对应的混凝土材料性能分项系数γn取
凝土结构,与一般的混凝土构件的受力特点还是有
另外,规范·第4.6.1条规定“除水工钢筋混明显差异的,文献[4]对距离“汶川”地震震中36km
凝土结构外的混凝土水工建筑物抗震强度计算中,的沙牌拱坝(设计烈度为Ⅶ度,“汶川”地震时坝址
混凝土动态强度和动态弹性模暈的标准值可较