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混凝土重力坝设计规范（试行）SDJ2178中华人民共和国水利电力部关于颁发试行混凝土重力坝设计规范的通知(78)水电规字第118号 根据国家建委关于修订设计规范的要求，我部先后委托水电十二工程局和华东勘测设计院负责编制混凝土重力坝设计规范SDJ21-78。 在编制过程中得到了各有关单位的积极支持，进行了广泛的调查研究和征求意见，并吸收了有关科研成果。现批准混凝土重力坝设计规范SDJ21-78颁发试行。 各单位在试行过程中，有何意见，请随时函告我部规划设计管理局和华东勘测设计院。1978年12月4日第一章 总 则 第1条 混凝土重力坝的设计必须全面贯彻执行“鼓足干劲，力争上游，多快好省地建设社会主义”的总路线和党的各项方针政策，做到技术先进，安全适用，经济合理，保证质量。 第2条 本规范适用于大、中型工程中岩基上的1、2、3级混凝土重力坝(指实体重力坝和宽缝重力坝)的设计。4、5级混凝土重力坝设计可参照使用。对于特殊重要的工程，设计时可进行专门研究，制定补充条例。 第3条 设计混凝土重力坝时，应符合水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)、水利水电工程水利动能设计规范、水利水电工程地质勘察规范、水工钢筋混凝土结构设计规范和水利水电工程钢闸门设计规范等规范和标准的有关要求。设计地震区的混凝土重力坝时，还应符合水工建筑物抗震设计规范的要求。 第4条 混凝土重力坝按其坝高分为低坝、中坝和高坝。低坝的高度为30m以下，中坝的高度为3070m，高坝的高度为70m以上。 注：坝高系指坝基(但不包括局部深槽或井、洞)的最低面至坝顶路面的高度。 第5条 混凝土重力坝的设计应符合下列要求： 1.初步设计阶段应进行坝址、坝线、枢纽布置及主要建筑物形式的选择，根据综合利用要求，确定坝体上各建筑物(例如泄洪、发电、灌溉、航运、供水、过木、过鱼、导流和交通等)的规模、布置、结构型式和主要尺寸；并提出坝基处理、温度控制和主要施工方法的初步方案。 施工详图阶段应进一步确定经济合理的坝体断面、有关建筑物的尺寸、坝基处理、温度控制和观测设计等，进行各部分结构和细部构造设计，提出施工详图。在施工过程中，应根据现场实际情况，及时作出相应的修改。 对于工程规模大、涉及面广、技术复杂或地质条件不利的大型工程，可视需要编制专题报告或技术设计。 2.应认真分析研究和掌握建坝地区的各项基本资料(包括水文、泥沙、地形、地质、地震烈度、试验、综合利用要求和施工、运用情况以及坝址上下游河流规划要求等)。 3.必须重视坝体防洪安全设计。 4.应重视坝基处理、泄洪消能、降低或放空库水的设计以及在地震区的坝的抗震设计，做到安全可靠。 5.应认真考虑施工条件，如施工导流和渡汛，温度控制，浇筑设备和交通运输等。应力求节约三材，简化坝体结构。在有条件的部位，应尽量采用预制构件。 6.在不断总结实践经验和科学试验的基础上，积极慎重地采用新技术，使设计不断创新，有所前进。第二章 坝体布置 第6条 坝体布置应结合枢纽布置全面考虑。根据综合利用要求，合理解决泄洪、发电、灌溉、航运、供水、过木、过鱼等建筑物的布置，避免相互干扰。一般首先考虑泄洪建筑物的布置，使其下泄水流不致冲淘坝基和其它建筑物的基础，并使其流态和冲淤不致影响其它建筑物的使用。还应妥善解决排沙、冲淤以及岸坡防护等问题。 第7条 大型枢纽工程的坝体布置应经水工模型试验，验证运用期及施工期的流态和冲淤状况是否满足各项建筑物的运用需要。模型范围应包括下游河床及两岸可能冲淤部位。 中型工程应尽量进行一定的水工模型试验。 第8条 坝体溢流段的前沿长度、孔数、孔口型式、尺寸和堰顶高程，应根据以下主要因素综合比较决定。 1.水库运用和泄洪以及排漂浮物的要求； 2.坝址地形、地质条件、下游河床及两岸抗冲性能； 3.下游水深及消能要求； 4.坝体分段情况，与相邻建筑物的关系； 5.闸门型式及定型尺寸，运行方式。 为使水库具有较大泄洪潜力，可优先考虑开敞式溢流孔。 注：闸门孔口尺寸应尽量符合水利水电工程钢闸门设计规范附录一“闸门孔口尺寸和设计水头系列标准”的规定。 第9条 溢流坝段的下游必须采用适当的消能和保护设施，使过坝水流能按设计要求平顺进入下游河道。 设计溢流坝段时，应根据坝高、坝基及其下游河床和两岸地形、地质条件，下游河道水深和水位变化情况，并考虑过船、过木、排冰、排推移质等要求，选择适当的消能设施。 第10条 当采用挑流方式消能时，挑流水舌与其它建筑物间宜有一定距离。为防止散射水流影响厂房等建筑物或冲刷岸坡，应设置导墙或采取其它措施。 当采用面流或消力戽消能时，下游宜设置较长导墙，隔断回流，使流态稳定。 第11条 凡符合以下情况之一，应设泄水孔： 1.大型水库或高坝； 2.坝的下游有重要城市、重要粮棉基地、大型企业、铁路干线； 3.当地震设计烈度为8度以上或坝基地质极为复杂时； 4.运用期(包括检修期和施工蓄水期)需向下游供水，而由电厂与其它放水设施放水不能满足要求时； 5.有排沙要求； 6.经研究认为采用泄水孔泄洪有利； 7.有检修或特殊要求，需降低或放空库水。 第12条 泄水孔的位置、型式、高程、孔数和孔口尺寸的选择应考虑以下因素： 1.自然条件：地形、地质、水文和泥沙情况等； 2.枢纽布置：在狭窄河谷泄水孔宜与溢流坝段结合，宽敞河谷可考虑分设。排沙孔应尽量靠近发电(或灌溉、供水)进水口、船闸闸首等需排沙部位，其流态不得影响此等建筑物的正常运用； 3.施工条件：泄水孔不同位置对施工进度和施工方法的影响，施工期泄洪及下游供水等要求； 4.运用条件：下泄流量，放水期限，检修条件以及木材流放情况等； 5.闸门的工作水头、启闭机和坝体结构强度等。 第13条 泄水孔下游应设消能设施，例如出口喷射消能，或参照溢流坝消能方式。当泄水孔位于溢流坝段时，其消能方式应与溢流坝统一考虑。 第14条 设于坝体内的施工导流建筑物(如底孔、明渠、缺口、梳齿等)，应根据导流方案和地形、地质、水文等条件经比较确定，其布置应符合下列要求： 1.能宣泄所承担的施工流量； 2.在通航河流上应考虑施工期通航(过木)要求，或采取其它措施来满足； 3.当需要时能通过漂浮物或浮冰； 4.泄洪时应不致冲坏永久建筑物或打乱施工部署； 5.施工方便，运用可靠，便于回填封堵。 导流建筑物的封堵应有妥善的设计和施工措施。 第15条 设于中、低坝内的导流底孔，在条件许可时应尽量和永久泄水孔相结合。 第16条 设于坝内的发电引水管道的进水口高程，应根据水利动能设计要求和泥沙淤积等条件确定。 工农业供水取水口应满足供水期的引水高程和流量的要求，必要时宜考虑水温和泥沙情况分层设置。 发电进水口应设置拦污设施，并考虑清污问题。 当水库漂浮物较多时，宜增设拦污排，并考虑排污和清污措施。第三章 坝体结构和泄水建筑物的水力设计第一节 非溢流坝段 第17条 混凝土重力坝的非溢流坝段的基本断面为三角形，其顶点一般在坝顶附近。 第18条 混凝土重力坝的上游面可为铅直平面、斜面或折面。折坡点高程应结合坝上的发电引水管、泄水孔等建筑物的进水口一并考虑。 实体重力坝的上游坝坡，一般采用1010.2；宽缝重力坝可酌予放缓。当设置纵缝时，应考虑上游坝坡对坝体应力的影响，坝坡不宜太缓(参见第71条)。 第19条 坝体的下游坝面可采用一个或几个坡度，应根据稳定和应力要求，结合上游坝坡，同时选择。下游坝坡一般采用10.610.8，对横缝设有键槽进行灌浆的整体式重力坝，可适当陡些。 第20条 坝顶高程应不低于水库静水位，并应符合本规范第119条的规定。 第21条 坝顶宽度应根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定，并应考虑抗震、特大洪水时抢护，以及其它特殊要求。 第22条 宽缝重力坝的宽缝宽度，一般为坝段总宽的20%40%。 如有引水管、泄水孔、导流孔等大孔洞横穿坝体时，该部分坝体结构和宽缝布置应经过论证决定。 第23条 设计宽缝重力坝的头部尺寸时，应考虑下列因素： 1.改善头部应力； 2.坝面防渗和止水系统的布置； 3.帷幕灌浆廊道和坝内交通系统的布置； 4.其它特殊要求。 迎水面头部最小厚度一般约为0.070.10倍坝面作用水头，并不得小于3m。寒冷地区应适当加厚。 第24条 宽缝重力坝尾部应有足够的厚度，以满足应力的要求，并应考虑施工条件和特殊要求，其最小厚度一般不小于2m。寒冷地区应适当加厚。 第25条 宽缝重力坝的宽缝不宜贯穿坝顶。宽缝的上游部、下游部以及顶部与邻近的实体部分连接处，应有足够的渐变长度。宽缝水平截面渐变坡度(平行坝轴线长度与垂直坝轴线长度之比)，头部一般用11.512.0，尾部一般用1111.5。顶部垂直截面渐变坡度(垂直高度与水平长度之比)，一般用2：11.5：1。 第26条 混凝土重力坝的各个坝段的外形应尽量协调一致。上游坝面应尽量保持平齐，止水尽量在同一面上。当地形、地质及运用条件(有无发电引水管、泄水孔、过坝、供水、施工导流设施等)有显著差别时，对实体重力坝，可按其不同情况分别采用不同的下游坝坡，使各坝段均能达到安全和经济的目的；对宽缝重力坝，首先应考虑调整宽缝顶高，其次宜考虑改变宽缝宽度，当这些调整尚不能满足要求时，可考虑采用不同的外形尺寸。 对于高、中坝应进行全坝总体的技术经济比较。 第27条 建筑在地震区的混凝土重力坝的坝体断面，应根据抗震要求采取必要的结构措施，例如加强坝体上部结构的刚度和整体性；提高该部位混凝土标号；折坡处以曲线连接；结构单薄部位避免突变并适当配置钢筋；宽缝顶部的几何形状宜平缓等。有关坝体结构的抗震设计，应符合水工建筑物抗震设计规范的有关要求。第二节 溢流坝段 第28条 溢流坝的堰面曲线，当设置开敞式溢流孔时可采用幂曲线；当设有胸墙时可采用孔口泄流的抛物线。上述曲线的计算公式可参照附录一。 经过试验和论证，也可采用其它堰面曲线。 第29条 选择溢流坝的堰面曲线时，堰顶附近允许出现的负压值(考虑当地大气压的影响)，应符合下列要求： 1.常遇洪水位闸门全开时不得出现负压； 2.校核洪水位闸门全开时出现的负压不得超过36m(水柱)； 3.正常蓄水位或常遇洪水位闸门局部开启时(以运行中较常出现的开度为准)，可允许有不大的负压值，应在设计中经论证确定。 当堰顶闸门槽产生过大负压足以引起严重空蚀破坏时，应设法改善闸门槽设计或改用弧门。 第30条 溢流坝的反弧段应结合下游消能设施统一考虑。反弧半径可采用(410)h(h为校核洪水位闸门全开时反弧的最低点处的水深)，反弧处流速愈大，反弧半径也宜选用较大值。 当下游设置护坦或平直段时，反弧半径应尽量采用较大值。 第31条 闸墩的形式和尺寸应满足布置、水流条件和结构上的要求。当采用平面闸门时，闸墩在门槽处应有足够的厚度。 第32条 溢流坝的堰面曲线，闸墩形式，下游消能设施的型式、布置和尺寸，以及滥流坝上下游水流流态，坝面压力和泄水能力均应经水工模型试验验证选定。水力条件较简单的中型工程可参照类似工程的经验，经计算确定。 第33条 当溢流坝有排冰要求时，溢流孔口尺寸应根据冰情资料确定。堰上水深不得小于1.2倍冰厚加0.2m安全余度，孔宽应大于最大冰块宽度，水面以上应有足够的净空。严寒地区，一般由北向南流的轻微流冰的河流，其孔宽不得小于12m，水深不得小于1.5m，净空不得小于3m；由南向北流或冰情严重的河流，如无法采取蓄冰措施而需要排冰时，溢流坝布置应经调查研究和试验后确定。 第34条 溢流坝设置检修闸门(或事故闸门)应符合水利水电工程钢闸门设计规范的要求。 第35条 溢流坝设计应参照本规范第18、22、23、24、25和26条的规定。第三节 深式泄水孔的设计 第36条 深式泄水孔(简称深孔)可设计成无压孔(即前段为短有压段其后紧接明流段)，或有压孔。但应避免有压流、无压流的交替出现。 无压孔在平面上宜作直线布置。 无压孔进口处的有压段的断面应逐渐收缩，避免出现负压。明流段的出口一般高出下游水位，防止在明流段出现水跃。 第37条 应尽量避免通过导流底孔坝段上部缺口宣泄洪水。如无法避免，应考虑底孔出口受水舌封堵的不利情况，采取适当措施以避免空蚀。 应采取措施防止导流底孔进口闸门槽顶部进水。 第38条 深孔进口段的顶部一般采用椭圆曲线，有压段进、出口面积之比不应小于1.7，渐变段应保持平顺。 孔身底缘线可根据进出口高差和设计水头等条件采用抛物线或缓坡。 有压孔孔身或无压孔的进口有压段均应进行压力坡线计算，不得出现负压。 无压孔明流段的孔顶高度应留有安全余幅。在直线段当孔身为矩形时，顶部距水面的高度可取最大流量时不掺气水深的30%50%；孔顶为圆形时，拱脚距水面的高度可取不掺气水深的20%30%；孔顶为扁圆时，可参照圆顶孔的要求略予增加。 深孔出口不宜设在溢流坝面上，出口反弧段半径可参照本规范第30条规定，并应尽量采用较大值。 第39条 深孔的闸门和启闭机的设计应符合下列要求： 无压孔的工作闸门，可采用弧形闸门或平面闸门。弧形闸门的启闭机室一般设于坝内，对于中坝也可设于坝顶；平面闸门的启闭机室一般设于坝顶。位于坝内的启闭机室应考虑通风、防潮、采暖设施。 有压孔的工作闸门可采用弧形闸门、平面闸门、锥形阀或其它型式的门、阀。 深孔应在进口处设置事故闸门(可兼作检修闸门用)，闸门可贴于上游坝面布置，也可采用其它布置方式。当有压孔的工作闸门设置在孔身末端时，为避免孔身长期充水，事故闸门可兼作平时挡水之用。 第40条 深孔的通气孔设计应符合水利水电工程钢闸门设计规范的有关要求。 第41条 深孔水力条件复杂，应作水工模型试验，有条件时应进行减压箱模型试验。 第42条 设置在坝身内的深孔(包括导流底孔)，应作为坝体的一部分和坝身设计统一考虑。由于设置深孔而对坝身造成的削弱(包括导流底孔在导流期间和封堵后)，应予以补强。 第43条 深孔孔壁是否需要衬护，一般根据内外水压力、孔口尺寸、受力条件、孔内流速、泥沙情况(含沙量、粒径和硬度等)、运用条件(例如泄水的持续时间)及施工条件等因素确定。 孔壁混凝土除满足强度要求外，应有抗冲耐磨性，应尽量采用低流态高标号混凝土。当采用钢板或其它耐磨材料衬护时，应与混凝土锚接牢固。第四节 泄水建筑物的水力设计 第44条 泄水建筑物的水力设计内容一般包括： 1.泄水(包括施工导流)建筑物泄水能力的计算； 2.泄水建筑物下游水流衔接和消能防冲设施的设计； 3.与高速水流有关的水力设计； 4.其它有关的水力设计。 第45条 泄水建筑物的泄水能力，在初步设计阶段可参照附录一所列的公式进行计算，必要时宜经水工模型试验验证。 第46条 泄水建筑物的消能防冲设计，除应符合本规范第9和10条的要求外，尚应考虑下列事项： 消能设施应做到消能效果良好，结构可靠，防止空蚀和磨损，以保证坝体及有关建筑物的安全。 选定的消能方式应能在宣泄设计洪水及其以下各级洪水流量时，尤其在常遇洪水流量时，都具有良好的消能效果，在校核洪水流量时也不应造成严重破坏。 淹没于水下的消能设施(例如消力池、消力戽等)，必要时，应考虑为运用期的排水检修提供条件。 第47条 挑流消能设计应考虑下列事项： 1.挑流消能，一般适用于坚硬岩石上的高坝、中坝。当坝基有延伸至下游的缓倾角软弱层面可能被冲坑切断，危及坝基稳定；或岸坡可能被冲坍危及坝肩稳定时，均不宜采用。 2.挑流鼻坎挑角的大小，应通过比较确定。当采用差动式鼻坎时，如鼻坎处平均流速大于1618m/s，应合理选择反弧半径和挑角差，并可考虑在鼻坎和反弧段间接入直线过渡段以改善流态。 3.在保证自由挑流前提下，鼻坎最低高程可略低于下游最高尾水位，但应高出鼻坎附近下游水面(见附录一附图3)。 第48条 挑流消能设计应包括对各级流量进行水力计算，估算水舌挑射距离、最大冲坑深度。初步计算可参照附录一所列公式进行。大型工程及高坝应经水工模型试验验证。 安全挑距，一般根据最大可能冲坑深度及河床基岩节理裂隙、层面发育情况研究确定，以不影响坝址基岩稳定为原则。冲坑上游侧影响范围，应按地质条件进行估计，根据经验，其数值约为2.55倍坑深。水舌入水宽度的选择应考虑不影响冲坑两侧河岸岸坡或其它建筑物的稳定。 第49条 底流消能设计应考虑下列事项： 1.底流消能可用于坝体下游附近有软弱基岩，下游水位较稳定的河道，以及枢纽设有船闸、筏道等对流态有严格要求的情况，但不宜于排冰和过漂浮物。 2.地形许可时，消力池的水跃前段可设计成斜护坦。护坦上是否设置辅助消能工，应结合其工作条件研究确定。 当跃前断面平均流速大于1618m/s时，不宜于池中设置消力墩。 3.施工残留于池中和尾坎下游回流范围内的石渣，应予清除。 4.在寒冷地区，辅助消能工冬季宜淹没在水下。 第50条 底流消能设计应包括对各级流量进行水力计算，以确定护坦高程、长度、导墙高程及尾水淹没度等，并应考虑下列各点： 1.初步设计阶段护坦长度，可根据其上是否设置辅助消能工及水力特性，参照附录一估算。大型工程和高坝的护坦长度及消能工的形状、尺寸和位置应经水工模型试验确定，有条件时应尽量作减压箱模型试验。 2.尾水淹没度可按0.951.05倍跃后水深选用，通常尾水深可略低于跃后水深。 3.消力池两侧导墙顶的高程，可根据跃后水深并适当考虑超高决定。设在池外侧的导墙，如墙外河床中有一定水深，可适当降低墙高，允许墙顶有不大的漫溢水头。 第51条 面流消能设计应考虑下列事项： 1.面流消能一般适用于中、低坝，而下游尾水较深(大于跃后水深)，河床和两岸有较高的抗冲能力，且有宣泄漂浮物的要求。 如无宣泄漂浮物要求时，可和消力戽进行试验比较后选用。 2.面流流态变化复杂，且不稳定。应特别重视其对坝基和下游河床河岸的淘刷，采取措施(例如鼻坎下设置齿墙，下游设置导墙，两岸设置护岸等)，改善流态，以保证工程安全。 3.对通航河流，应注意和改善其下游流态对航运的影响。 第52条 面流消能设计应根据各级流量选用适当的坎高、坎长、反弧半径和鼻坎角度等，并经水工模型试验确定。 第53条 消力戽消能设计应考虑下列事项： 1.消力戽消能一般适用于坝体下游尾水较深(通常大于跃后水深)，且下游河床和两岸有一定的抗冲能力的情况。 2.宜采用实体戽，当实体戽的流态和消能防冲情况不能满足要求时，可考虑采用差动戽或戽式消力池。由于差动戽的齿坎易空蚀，且施工复杂，采用时应慎重研究。 3.消力戽消能将引起下游水面波动，应作水工模型试验，检验在各级流量下能否符合消力戽的流态要求，并减轻对下游河岸的冲刷。 4.消力戽下游宜设置导墙。 第54条 消力戽消能设计应根据各级流量选择适当的戽半径、戽底高程、戽唇挑角和坎高等，并经水工模型试验确定。 第55条 对于具有高速水流的泄水建筑物，应注意下列部位或区域发生空蚀破坏的可能： 1.进口、闸门槽、弯曲段、水流边界突变(不连续或不规则)处； 2.反弧段及其附近； 3.溢流坝面上和泄水孔内流速大于20m/s的区域。 可用空蚀指数作为边界平整度要求的参考指标，其估算公式参照附录一。 一般情况下对反弧段等部位，以及上述其它区域内(不包括闸门槽)，当0.3时，应严格控制建筑物的体形、尺寸和平整度；跌坎、升坎或与水流方向成正交的施工缝等局部区域的突体应处理成缓坡，对流速大于35m/s的区域应作特殊处理。 上列高速水流部位或区域，有条件时宜进行减压箱模型试验。最后根据水力特性和施工条件确定相应工程措施。 在多泥沙河流上，高速水流的泄水建筑物应考虑挟沙水流磨损和空蚀的联合作用。 第56条 计算溢流坝边墙或导墙水面线，当福氏数Fr2时，应考虑波动及掺气的影响，估算公式可参照附录一。 溢流坝的边墙顶高程应根据波动及掺气后的计算水面线加0.51.5m的超高，对非直线段宜适当增加。 第57条 计算护坦上的动水压力及脉动压力等应符合下列要求： 当护坦面为水平时，作用在其上的动水压力可近似取为计算断面上的水深。当不设消力墩、坎等辅助消能工的护坦上发生水跃时，可取跃首、跃尾间水面连一直线，作为近似的水面线。当护坦上设有消力墩时，则墩下游可按跃后水深估算，墩上游可按跃后水深的一半估算。 设计护坦、鼻坎时宜考虑脉动压力，其估算公式可参照附录一。 初步设计阶段，护坦上如有消力墩(包括尾坎等)，其所受冲击力可参照附录一估算。 对大型工程和高坝，其动水压力及脉动压力宜经水工模型试验验证。第四章 坝 体 断 面 设 计第一节 荷载及其组合 第58条 作用在坝上的荷载分为基本荷载和特殊荷载两种。 一、基本荷载 1.坝体及其上永久设备的自重； 2.正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力(选取一种控制情况)； 3.相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力(包括渗透压力和浮托力，下同)； 4.泥沙压力； 5.相应于正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力； 6.冰压力； 7.土压力； 8.相应于设计洪水位时的动水压力； 9.其它出现机会较多的荷载。 二、特殊荷载 10.校核洪水位时的静水压力； 11.相应于校核洪水位时的扬压力； 12.相应于校核洪水位时的浪压力； 13.相应于校核洪水位时的动水压力； 14.地震荷载； 15.其它出现机会很少的荷载。 第59条 荷载组合。 设计混凝土重力坝时，荷载组合可分为基本组合和特殊组合两类。基本组合由基本荷载所组成；特殊组合除相应的基本荷载外，尚包括一种或几种特殊荷载。 荷载组合应按表1规定进行计算，必要时应考虑其它可能的不利组合。 第60条 作用于坝体上的荷载应按本规范第61条至第69条的规定进行计算，公式见附录二。 第61条 坝体自重应按其几何尺寸及容重计算。 混凝土的容重，在初步设计阶段可根据骨料种类采取2.352.4t/m3；施工详图阶段应由混凝土试验决定。 第62条 作用于坝体表面的静水压力：上游面根据基本组合及特殊组合的水位计算；下游面根据相应的尾水位计算，决定尾水位时应考虑不同的上下游水位衔接方式，采用实际可能出现的不利水位。水的容重采用1.0t/m3，对于多泥沙河流，应根据实际情况采用。 第63条 坝体的扬压力应按作用于全部计算截面积上考虑。 一、作用于坝基面的扬压力 影响扬压力分布及数值的因素很多，设计时可根据坝基地质条件，帷幕和排水的布置情况，分别选用扬压力图形。 1.实体重力坝： (1)坝基设有防渗帷幕和排水孔时，在坝踵处的扬压力为H1(上游水深)，帷幕中心线上为H2+ a1H，排水孔线上为H2+ a1H(H为上下游水位差)，坝趾处为H2(下游水深)，其间均以直线连接图1(a)。a1、a2值根据坝基地质条件、防渗帷幕和排水设施拟定，通常a1值宜采用0.450.6；a2值宜采用0.20.4。表1 荷载组合荷载组合主要考虑情况荷载附注自重静水压力扬压力泥沙压力浪压力冰压力地震荷载动水压力土压力基本组合(1)正常蓄水位情况123457 土压力根据坝体外是否填有土石而定(下同)(2)设计洪水位情况1234587(3)冰冻情况123467 静水压力及扬压力按相应冬季库水位计算特殊组合(1)校核洪水位情况11011412137(2)地震情况12345147 静水压力、扬压力和浪压力按正常蓄水位计算，有论证时可另作规定 注：应根据各种荷载同时作用的实际可能性，选择计算中最不利的荷载组合。 分期施工的坝应按相应的荷载组合分期进行计算。 施工期的情况应作必要的核算，作为特殊组合。 根据地质和其它条件，如考虑运用时排水设备易于堵塞，须经常维修时，应考虑排水失效的情况，作为特殊组合。 (2)坝基设有防渗帷幕而不宜设置排水孔或排水孔的作用不宜考虑时，在坝踵处的扬压力为H1，帷幕中心线上为H2+a1H，坝趾处为H2，其间均以直线连接图1(b)。a1值宜采用0.50.7。 (3)坝基地质条件良好未设防渗帷幕但设有排水孔时，在坝踵处的扬压力为H1，排水孔线上为H2+a2H，坝趾处为H2，其间均以直线连接图1(c)。a2值宜采用0.30.5。 (4)坝基未设防渗帷幕和排水孔时，在坝踵处为H1，坝趾处为H2，其间以直线连接图1(d)。图1 实体重力坝坝基面扬压力图 2.宽缝重力坝： 如宽缝腔内或排水廊道的排水条件良好使腔内水位不会高出下游水位时，在坝踵处的扬压力为H1，帷幕中心线上为H2+a1H，排水孔线上为H2+a2H，在距宽缝腔起点2b1处为H2(b1为宽缝部位坝体的宽度)，坝趾处为H2，其间均以直线连接(图2)。a1、a2值均分别与实体重力坝各种情况的采用值相同。图2 宽缝重力坝坝基面扬压力图a1、a2值均分别与实体重力坝各种情况的采用值相同 3.岸坡坝段，因受岸坡地下水和三向渗流的影响，如未采取特殊排水措施时，a1、a2值宜较上述数值适当提高。 4.当有特殊措施，或在多泥沙的河流上，坝前基础面能形成铺盖时，在坝踵处扬压力可小于H1。 当坝基地质条件复杂，例如坝基极不均匀，具有明显的各向异性渗透性、或具有影响渗流流态的软弱夹层、破碎带等时，扬压力图形应经研究确定。 当坝基有足够容积的低于下游水位的集水井，可靠的抽水设备及电源，能保证在运用期中通过排水降低扬压力时，在扬压力计算中可适当考虑其影响。 当坝基上设有多排排水廊道时，设计中只考虑第一排廊道的作用。 当灌浆排水廊道底板高程较高，又无专门抽水设施而采用自流排水时，扬压力图形应作相应的改变，即排水孔位置处的扬压力不应低于廊道底板到坝基面的静水头。 5.当用可能最大洪水校核时，如有可靠措施，坝基面的扬压力图形可根据地质条件、防渗帷幕、排水设施、洪水持续时间以及渗透压力滞后现象等因素，并参照类似工程经验，经研究论证后进行适当调整。 6.当坝基面为斜面时，浮托力按坝基面位于尾水位以下的深度计算，渗透压力仍按系数a1、a2确定。扬压力为两者之和，其方向垂直于坝基面。 二、作用于坝体内部的扬压力 1.实体重力坝坝体内部的扬压力，在上游坝面处为计算截面以上的上游水深H1，在坝体排水管线上为H2+a3(H1H2)(当计算截面在下游水位以上时，取H2=0，下同)。在下游坝面处为计算截面以上的下游水深H2，其间均以直线连接，a3值宜采用0.150.30。如未设坝体排水管时，上游坝面处为H1，下游坝面处为H2，其间以直线连接(图3)。图3 实体重力坝坝体内部扬压力图 2.宽缝重力坝坝体内部的扬压力，在坝体上部实体部位的扬压力图形与实体重力坝坝体内部的扬压力图形相同；在坝体下部宽缝部位的扬压力图形与宽缝重力坝未设帷幕时坝基面的扬压力图形相同。a3值均宜采用0.150.30(图4)。图4 宽缝重力坝坝体内部扬压力图 三、作用于护坦底部的扬压力 可根据各种设计条件(包括运用期和检修期)选取相应的下游尾水位确定。如底部设置妥善的排水系统和检查设施且各分缝间止水可靠时，可考虑排水对降低扬压力的影响。 第64条 泥沙压力。初步设计阶段，可用一般数据按公式估计泥沙压力，在施工详图阶段，对多泥沙河流宜根据试验数据计算泥沙压力。 坝前淤沙高程应按河流的特性及工程的具体情况计算确定，一般计算年限可采用50100年，对于多泥沙河流应经研究决定。当有可靠的排沙措施，在计算淤沙高程时，可考虑其作用。 第65条 浪压力。计算浪压力时，首先要确定波浪的高度和长度。浪高和波长可根据吹程和风速结合水库所在位置的地形采用合适的经验公式进行计算；对于山区峡谷水库，在类似条件下，可按官厅水库公式计算(公式见附录二)。在正常蓄水位及设计洪水位时，风速宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.52.0倍；在校核洪水位时宜采用相应洪水期多年平均最大风速。 浪高和波长确定后，根据坝前不同水深条件，用附录二中公式计算浪压力。 第66条 地震荷载。地震荷载是坝体遭遇地震时所承受的荷载，包括地震惯性力、地震动水压力、地震动土压力等。地震荷载应按水工建筑物抗震设计规范进行计算。 第67条 冰压力。冰压力可分为两种： 1.静冰压力，即水库表面结冰后，当气温增高冰盖层膨胀所产生的压力。 2.动冰压力，即由于冰块流动撞击在坝面、闸墩、胸墙以及其它建筑物上所产生的压力。 冰压力计算方法见附录二。 第68条 土压力。当混凝土重力坝坝体插入土石坝内，或坝体一侧填土、堆渣时，应计算土石对坝体的作用力。当土压力对坝体有利时，应按主动土压力计算；对坝体不利时，可根据具体情况按主动土压力或静止土压力计算。 第69条 动水压力。溢流坝反弧段或平面上转弯的边墙上的动水压力(离心力)应加以计算，而溢流面上的脉动压力和负压力可以不计。第二节 坝的应力计算 第70条 坝的应力计算的主要内容一般包括： 1.计算坝体选定截面上的应力(应根据坝高选定计算截面，包括坝基面，折坡处的截面及其它需要计算的截面)； 2.计算坝体削弱部位(如孔洞、泄水管道部位等)的局部应力； 3.计算坝体个别部位的应力(例如宽缝重力坝的头部闸墩、导墙等)； 4.需要时分析坝基内部的应力。 设计时可根据工程规模和坝的具体情况，计算上述内容的部分或全部，或另加其它内容。 第71条 混凝土重力坝坝基面的垂直正应力应符合下列要求： 一、运用期 1.在各种荷载组合情况下(地震荷载除外)，坝基面所承受的最大垂直正应力应小于坝基容许压应力(计算时分别计入扬压力和不计入扬压力)；最小垂直正应力应大于零(计算时应计入扬压力)。 2.在地震情况下，坝基面的垂直正应力应符合水工建筑物抗震设计规范的要求。 注：对于计算时考虑两个方向的弯矩和扭矩的岸坡坝段(包括整体式重力坝)，可容许为不大的拉应力。 计算坝体应力时，一般不考虑纵缝的影响，但对于高坝，如纵缝对坝踵应力有显著的不利影响时，应在设计及施工中采取措施加以限制和改善。 二、施工期 下游坝基面的垂直正应力可允许有不大于1.0kg/cm2的拉应力。 第72条 本规范第71条中所指的最大(或最小)垂直正应力，应按下列材料力学公式计算： (1)式中 W作用于坝段上或1m坝长上全部荷载(包括或不包括扬压力)在坝基面截面上法向分力的总和，t； M作用于坝段上或1m坝长上全部荷载(包括或不包括扬压力)对坝基面截面形心轴的力矩总和，tm； A坝段或1m坝长的坝基面截面积，m2； J坝段或1m坝长的坝基面截面积对形心轴的惯性矩，m4； x坝基面截面上计算点到形心轴的距离，m。 第73条 混凝土重力坝坝体的应力应符合下列要求： 一、运用期 1.坝体上游面的最小主压应力(不计入扬压力)应遵守下列规定：式中 库水的容量，t/m3； H坝面计算点的静水头，m。 坝体上游面有可靠的防渗混凝土和排水管时，上式系数可采用较小值。 2.坝体最大主压应力，应不大于混凝土的容许压应力值。 3.在地震情况下，坝体上游面的应力控制标准应符合水工建筑物抗震设计规范的要求。 4.坝体内一般不容许出现主拉应力，但容许有以下例外： (1)宽缝重力坝离上游面较远的局部区域，可容许出现拉应力，但不得超过混凝土的容许拉应力； (2)当溢流坝堰顶部位出现拉应力时，可考虑配置钢筋； (3)廊道及其它孔洞周边的拉应力区域，宜配置钢筋。有论证时，可少配或不配钢筋。 二、施工期 1.坝体任何截面上的主压应力应不大于混凝土的容许压应力； 2.在坝体的下游面，可容许有不大于2kg/cm2的主拉应力。 第74条 混凝土重力坝一般均用材料力学方法计算应力指标，并设计断面。计算方法参照附录三。 对于中、低坝，当地质条件较简单时，可只按材料力学方法计算坝的应力，有时可只计算坝的边缘应力。 对于高坝，尤其当地质条件复杂时，除用材料力学方法计算外，宜同时进行模型试验或采用有限元法进行计算研究。对于修建在复杂地基上的中、低坝亦可根据需要进行上述研究。 第75条 不能作为平面问题处理的坝体或坝段，以及其他不能用材料力学方法计算时，应进行模型试验或采用有限元法等其它合适的方法进行计算。 按照模型试验或有限元法计算等方法所得的结果，应没有特殊不利的应力分布状态，局部应力数值可不受本规范第71条和第73条关于应力指标的限制。但如果局部应力数值超过指标较多时应研究其原因，必要时应设法改善。 第76条 溢流坝上闸墩强度的计算内容一般包括： 1.闸墩承受最大纵向力、相应侧向力、竖向荷载及自重情况下，核算其纵向强度； 2.闸墩承受最大不平衡侧向力、相应纵向力、竖向荷载及自重情况下，核算其横向强度； 3.对闸门槽和弧形闸门铰座等部位的强度进行核算； 4.必要时，应核算闸墩的变位。 第77条 闸墩强度的计算应符合下列要求： 1.核算纵向强度时，应尽量使墩内不产生拉应力，此时闸墩周边可按构造或其它条件配置钢筋。如拉应力较难避免时，应按照小偏心受压的混凝土构件设计； 2.核算横向强度时，应将闸墩视为固端的整体构件，根据拉应力的大小，按照小偏心受压的混凝土构件设计，或按偏心受拉的钢筋混凝土构件设计。 上述计算均应符合水工钢筋混凝土结构设计规范的要求。 第78条 混凝土的容许应力应按混凝土极限强度及相应的安全系数来确定。 对各级坝体混凝土抗压安全系数在基本组合情况下应不小于4；特殊组合情况下(地震情况除外)应不小于3.5。当个别部位对混凝土有抗拉要求时，抗拉安全系数应不小于4，并提出抗拉标号。 在地震情况下，混凝土容许压应力和抗拉安全系数应符合水工建筑物抗震设计规范的要求。 注：混凝土的极限抗压强度，一般指90天龄期的20cm立方体强度。 坝体的局部结构按水工钢筋混凝土结构设计规范计算时，其安全系数应符合该规范的要求。 第79条 对重要性较高和坝基地质、地形条件特别复杂的坝，应对坝基应力和位移情况作专门的研究。必要时，应结合坝体和坝基的稳定性，以及坝基处理方案的选择一并研究。第三节 坝体抗滑稳定计算 第80条 坝体抗滑稳定计算主要核算坝基面上的滑动条件，可按下列抗剪强度的计算公式(2)或抗剪断强度的计算公式(3)进行计算： 1.抗剪强度的计算公式： (2)式中 K按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数，按本规范第82条规定采用； f坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数； W作用于坝体上全部荷载对滑动平面的法向分值(包括扬压力，t)； P作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值(包括扬压力，t)。 2.抗剪断强度的计算公式： (3)式中 按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数，按本规范第82条规定采用； 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数； 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，t/m2； A坝基面截面积，m2。 核算坝体抗滑稳定时，可选用任一公式进行。 第81条 坝基岩体与坝体混凝土之间的抗剪断摩擦系数值、凝聚力值和抗剪摩擦系数f值，均应经试验测定。每一主要工程地质单元的野外试验不得少于4组。 及值系指野外试验测定的峰值的小值平均值或野外试验和室内试验的峰值的小值平均值。选取时应以此值为基础，结合现场实际情况，参照地质条件类似的工程经验，并可考虑工程处理效果，经地质、试验和设计人员共同分析研究，加以适当调整后确定。 f值的选取，应参考野外试验成果的屈服极限值(塑性破坏型)或比例极限值(脆性破坏型)以及室内试验成果，由上述三方面人员结合有关因素研究确定。 以上各指标的选定还应符合水利水电工程地质勘察规范的要求。 初步设计阶段，大型工程或高坝均应进行野外及室内试验；中型工程的中、低坝，若无条件进行野外试验时，应进行室内试验，并参照地质条件类似工程的经验数据选用、及f值。 第82条 坝体抗滑稳定安全系数不应小于以下规定数值： 1.按公式2计算时，K值按表2采用。 2.按公式3计算时，值不分级别，基本组合采用3.0；特殊组合(1)采用2.5；特殊组合(2)不小于2.3。 3.当考虑排水失效情况或施工期情况作为一种特殊组合时，其安全系数按特殊组合(1)采用。表2 抗滑稳定安全系数K荷载组合坝的级别123基本组合1.101.051.05特殊组合(1)1.051.001.00(2)1.001.001.00 第83条 当坝基内有软弱夹层，缓倾角结构面及不利的地形时，应核算坝体带动部分坝基的抗滑稳定性。此时，应进行专门研究。 第84条 对岸坡坝段，应视地形、地质条件，基础开挖及坝体结构情况，核算在三向荷载共同作用下的抗滑稳定，必要时应采取措施保证运用期及施工期中的稳定(参见第91条)。第五章 坝基处理设计第一节 一般规定 第85条 混凝土重力坝的基础经处理后必须符合下列要求： 1.具有足够的强度，以承受坝体的压力； 2.具有足够的整体性和均匀性，以满足坝基抗滑稳定要求和减少不均匀沉陷； 3.具有足够的抗渗性，以满足渗透稳定的要求； 4.具有足够的耐久性，以防止岩体性质在水的长期作用下发生恶化。 第86条 坝基处理设计应综合考虑基础与其上部结构之间的相互关系，必要时可采取措施，调整上部结构的形式，使上部结构与其基础工作条件相协调。例如扩大坝体底部尺寸；对坝体横缝进行灌浆或调整分缝分块位置等。 第87条 在进行坝基处理设计时，应同时注意其上下游附近地区和两岸接头部位的地质条件和泄水、引水建筑物运用的影响，研究其稳定、变形和渗漏情况，尤应注意施工或蓄水对稳定和渗漏带来的变化，必要时应采取相应的处理措施。 第88条 当进行岩溶地区的坝基处理设计时，应认真分析研究坝区范围内岩溶的特点、水文地质条件及充填物的物理力学指标。对岩溶发育严重，情况复杂的基础，应进行专门的处理设计。第二节 基础开挖 第89条 混凝土重力坝的基础开挖深度，应根据坝基应力，岩石强度及其完整性，结合上部结构对基础的要求研究确定。高坝应挖到新鲜或微风化下部的基岩，中坝宜挖到微风化或弱风化下部的基岩。两岸地形较高部位的坝段，其利用基岩的标准可比河床部位适当放宽。设计采用的抗滑参数应与利用基岩的标准相适应。 第90条 重力坝的基坑形状应根据地形、地质条件及上部结构的要求确定，坝段的基础面上下游高差不宜过大，并尽可能略向上游倾斜，若基础面高差过大或向下游倾斜时，宜开挖成大台阶状。台阶的高差应与混凝土浇筑块的大小和分缝的位置相协调，并和坝趾处的坝体混凝土厚度相适应。对地形高差悬殊的部位应作适当处理。 第91条 两岸岸坡坝段基础的形状，在平行坝轴线方向应尽量开挖成有足够宽度的台阶状，或采取其它结构措施，确保坝体侧向稳定。 第92条 坝基范围内埋藏不深的溶洞、溶蚀面应尽量挖除。对于深部岩溶应