038【DL电力标准大全】DL5108-1999混凝土重力坝设计规范.pdf

, 备案号 中华人民共和国电力行业标准 混凝土重力坝设计规范 发布实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 中华人民共和国电力行业标准 混凝土重力坝设计规范 主编单位 国家电力公司华东勘测设计研究院 批准部门 中华人民共和国国家经济贸易委员会 批准文号 国经贸电力号 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 前言 混凝土重力坝设计规范 于年首次发布年作了局 部修订 本次根据原水利电力部水利水电规划设计院水规设 字第号文的要求及水利水电工程结构可靠度设 计统一标准简称 水工统标规定的原则全面修订 本规范对混凝土重力坝设计作出了规定通过本规范的实 施 在混凝土重力坝的设计中贯彻国家的有关技术经济政策 做到 安全实用 经济合理 技术先进 确保质量 本规范对混凝土重力坝设计规范 及其年 补充规定 简称 原规范在以下几方面作了重大修订 结构设计采用概率极限状态设计原则 以分项系数极限状 态设计表达式替代 原规范 采用的定值法的计算原则和方法 修订了坝基岩体分类 提供了岩体与混凝土接触面 岩体 坝基深层结构面混凝土层面的抗剪断强度参数值 增加了坝基深层抗滑稳定分析方法和极限状态设计表达 式 对重力坝结构分析增加了有限元方法 并提出了设计控制 标准 增补了多种消能型式设计和坝身泄水孔无压 有压段的体 型设计 修订了坝基处理标准 包括建基面和帷幕灌浆控制标准 采用混凝土强度等级取代了混凝土标号 增补防止坝体裂缝的措施 增加了碾压混凝土重力坝设计内容 本规范替代混凝土重力坝设计规范 及其 年补充规定 并替代碾压混凝土坝设计导则 本规范必须与按照 水工统标 制修订的其它规范配套使用 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 本规范中所列的附录都是标准的附录 本规范由国家电力公司水电水利规划设计总院提出修订并归 口 本规范起草单位 国家电力公司华东勘测设计研究院 水利 部 国家电力公司上海勘测设计研究院 本规范的主要起草人 韩祖恒 苗琴生 聂广明 黄东军 曹泽 生 朱大钧 柏宝忠 本规范由水电水利规划设计总院负责解释 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 目次 前言 范围 引用标准 总则 术语 符号 重力坝布置 坝体结构和泄水建筑物型式 泄水建筑物的水力设计 结构计算基本规定 坝体断面设计 坝基处理设计 坝体构造 坝体防裂及温度控制 观测设计 附录标准的附录堰面曲线 堰面压力及反弧段半径 附录标准的附录坝身泄水孔体型设计 附录标准的附录水力设计计算公式 附录标准的附录坝基 坝体抗滑稳定抗剪 断参数值 附录标准的附录实体重力坝的应力计算公式 附录标准的附录坝基深层抗滑稳定计算 附录标准的附录坝体温度和温度应力计算 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 范围 本规范规定了重力坝的布置 结构计算 设计原则 温度控制 和观测等技术要求 本规范适用于水利水电大 中型工程岩基上的级混凝 土重力坝的设计级混凝土重力坝设计可参照使用对于坝 高大于的混凝土重力坝设计 应作专门研究 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 引用标准 下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而构成本标准 的条文在标准出版时 所示版本均为有效所有标准都会被修 订 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性 水利水电工程结构可靠度设计统一标准 防洪标准 水利水电工程钢闸门设计规范 水工混凝土结构设计规范 水工建筑物抗震设计规范 水工建筑物荷载设计规范 水工建筑物抗冰冻设计规范 水工混凝土试验规程 水电站进水口设计规范 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准 山区 丘陵区部分试行 及补充规定 混凝土大坝安全监测技术规范 试行 水工碾压混凝土试验规程 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 总则 本规范是根据规定的原则制定的 在本规范中未涉及的部分应执行本行业或其它行业相应 的设计规范 混凝土重力坝按其坝高分为低坝 中坝和高坝坝高在 以下为低坝 坝高在为中坝 坝高在以上为高 坝 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 术语 符号 术语 坝高 建基面的最低点不包括局部深槽 井或洞至坝顶的高度 混凝土实体重力坝 整个坝体除若干小空腔外均用混凝土填筑的重力坝 碾压混凝土重力坝 将干硬性的混凝土拌和料分薄层摊铺并经振动碾压密实而成 的重力坝 混凝土空腹重力坝 在坝的腹部沿坝轴线方向布置有大尺度空腔的混凝土重力 坝 混凝土宽缝重力坝 两个坝段之间的横缝中部扩宽成空腔的混凝土重力坝 宽尾墩 后段加宽成鱼尾状的溢流坝闸墩 联合消能 指宽尾墩与挑流鼻坎 宽尾墩与底流消力池 宽尾墩与戽式消 力池等联合运用消能 扭曲式挑坎 底面扭曲 坎顶不等高并与流向成一定夹角的挑坎 窄缝式挑坎 急流出口处的泄槽边墙急剧收缩形成窄缝的挑坎 气温骤降 日平均气温在内连续下降超过者为气温骤降或 寒潮 基础温差 指基础约束区范围内 混凝土最高温度与该部位稳定温度之 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 差 符号 分项系数极限状态设计 结构重要性系数 设计状况系数 作用效应函数 结构抗力函数 作用效应短期组合时的效应函数 作用效应长期组合时的效应函数 永久作用的标准值 永久作用的分项系数 可变作用的标准值 可变作用的分项系数 偶然作用的代表值 几何参数的标准值 材料性能的标准值 材料性能的分项系数 承载能力极限状态基本组合的结构系数 承载能力极限状态偶然组合的结构系数 正常使用极限状态短期组合的结构功能限值 正常使用极限状态长期组合的结构功能限值 可变作用的长期组合系数 几何特征 坝体计算截面沿上 下游方向的长度 分别为坝基面 计算层面的长度 上游坝坡 下游坝坡 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 坝体计算水平截面的面积分别为坝 基面 计算层面的面积 坝体计算水平截面对于其形心轴的惯性矩 分别为坝基面 计算层面对形心轴的惯性矩 溢流堰净宽 孔口高 孔口出口处的面积 反弧半径 浇筑块高度 浇筑块长边长度 材料性能 基岩变形模量 混凝土的弹性模量 混凝土泊松比 岩石的重度 水的重度 混凝土的重度 混凝土的比热 水的比热 混凝土的极限拉伸值 混凝土的导热系数 混凝土的导温系数 混凝土的表面放热系数 混凝土的温度膨胀系数 混凝土强度等级符号 混凝土抗压强度设计值 坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数 坝体混凝土层面的抗剪断摩擦系数 坝基岩体结构面的抗剪断摩擦系数 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断黏聚力 坝体混凝土层面的抗剪断黏聚力 坝基岩体结构面的抗剪断黏聚力 作用及作用效应 计算截面上全部法向作用之和 基岩法向作用 计算截面上全部切向作用之和 计算截面上全部作用 包括法向和切向 对计算 截面形心轴的力矩之和 水平正应力 垂直正应力 剪应力 主应力 计算截面上 下游坝面所受的水压力 扬压力 计算参数 上 下游水位差 上游水深 下游水深 坝顶距水库静水位的高度 波高 波浪中心线至水库静水位的高度 超高 流速 流量 单宽流量 定型设计水头 水深 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 水舌挑距 冲坑水垫厚度 消力池长度 波动或掺气后的水深 基础允许温差 混凝土的浇筑温度 混凝土水化热温升 坝体的稳定温度 胶凝材料 包括水泥和粉煤灰等混合材 最终发 热量 水化热绝热温升 计算系数 空化数 弗劳德数 溢流堰的流量系数 淹没系数 流速系数 基础约束系数 由混凝土徐变引起的应力松弛系数 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 重 力 坝 布 置 应根据坝址区的地形 地质 水文 气象条件 工程开发目 的及规模 施工条件等并结合枢纽布置 通过技术经济全面比较选 定常态或碾压混凝土重力坝 坝体布置应结合枢纽布置全面考虑根据综合利用要求 合理安排泄洪 发电 灌溉 供水 航运 过木 排沙 过鱼等建筑物 的布置 避免相互干扰可首先考虑泄洪建筑物的布置 使其下泄 水流不致冲淘坝基 其它建筑物的基础及岸坡 碾压混凝土重力坝的枢纽布置宜采用引水式或地下式厂 房若采用坝后式厂房时 可根据坝高将引 输 水管道水平布置 在坝体下部或上部的常态混凝土区内 后者宜采用背管式布置 位于洪水流量大而狭窄河道上高坝的枢纽布置 可选用厂 房顶溢流式 厂前挑流式坝内式或地下式厂房等 位于宽阔河道 上 可选用河床式或坝后式厂房两岸坝接头可通过技术经济比 较选用混凝土坝或土石坝 坝体溢流段的前沿长度 孔数 孔口型式 尺寸和堰顶高 程 应考虑以下因素综合比较决定 水库运行和泄洪以及排漂浮物的要求 坝址地形地质条件 下游河床及两岸抗冲性能 下游水深及消能要求 坝体分段情况 与相邻建筑物的关系 闸门型式 工作条件及运行方式 开敞式溢流孔 具有较大泄洪潜力 宜优先考虑 坝体泄洪消能防冲设施应根据坝高 坝基及下游河床和两 岸地形地质条件 下游河道水深变化情况 结合过木 排冰 排漂等 要求合理选择 当采用挑流消能时 挑流水舌应不影响其它建筑物的安全和 运行 必要时 设置导墙或采取其它措施 坝体泄水孔有泄洪孔和放水孔 可根据功能要求设置 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 泄洪孔设置条件 经研究认为采用泄水孔泄洪有利 有排沙要求 放水孔的设置条件 大型水库下游有重要城市 重要粮棉或经济作物基地 大 型企业 交通干线 当地震设计烈度为度以上或坝基地质条件极为复杂 时 运行期 检修期和施工蓄水期需向下游供水 而由发电和 其它取水设施不能满足要求时 有检修或特殊要求 需降低或放空库水 泄水孔位置 型式 高程 孔数和孔口尺寸的选择应考虑以 下因素 布置条件 在狭窄河道泄水孔宜与溢流坝段结合 其消能 方式应与溢流坝统一考虑 宽阔河道可考虑分设排沙孔应靠近 发电 或灌溉 供水 进水口 船闸闸首等部位 其流态不得影响这 类建筑物的正常运行 运行条件 下泄流量 放水期限 检修条件 排沙及排漂 等 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 闸门工作条件 启闭机和坝体结构强度等 重力坝的施工导流建筑物如底孔 缺口等 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 能宣泄所承担的施工流量 结合永久泄水建筑物的布置 在通航河流上应考虑施工期通航要求 或采取其它措施 来满足 当需要时 能通过漂浮物或浮冰 泄洪时应不致冲坏永久建筑物或影响施工进度 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 施工方便 运行可靠 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 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 并符合的有关规定 工农业及城市生活供水取水口应满足供水期的引水高程和流 量的要求 必要时考虑水温和泥沙情况分层设置 设置在坝上的过坝建筑物的进出口宜远离泄洪建筑物的进出 口 大型枢纽工程的重力坝布置应经水工模型试验验证运行 期及施工期的流态与冲淤状况是否满足各项建筑物的运行需要 中型工程宜进行水工模型试验 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 坝体结构和泄水建筑物型式 一般规定 坝体结构应根据坝的受力条件以及坝址的地形地质 水文 气象 建筑材料 施工工期等条件 通过整座坝的总体技术经济比 较确定 各个坝段上游面宜协调一致 使坝段两侧横缝上游面止水 设施呈对称布置 廊道距上游面的距离也保持一致各溢流坝段 和非溢流坝段下游面应分别保持一致 但溢流坝段与非溢流坝段 间用导墙分隔 可采用不同的下游坝坡 建在地震区的混凝土重力坝坝体结构的抗震设计应符合 的规定 建在寒冷地区的混凝土重力坝坝体结构的抗冰冻设计应 符合的规定 非溢流坝段 非溢流坝段的基本断面呈三角形 其顶点宜位于正常蓄水 位 或防洪高水位 附近基本断面上部设坝顶结构 坝顶高程应高于校核洪水位 并符合本规范的规 定 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 并应满足抗震 特大洪水时抢护等要求在严寒地区 当冰 压力很大时 还要核算断面的强度 常态混凝土实体重力坝非溢流坝段的上游面可为铅直面 斜面或折面上游坝坡宜采用当设置纵缝时 应考 虑其对纵缝灌浆前施工期坝体应力的影响 坝坡不宜太缓采用 折面时 折坡点高程应结合坝内发电引水管 泄水孔等建筑物的进 水口一并考虑下游坝坡可采用一个或几个坡度 并应根据稳定 和应力要求 结合上游坝坡同时选择下游坝坡宜采用 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 对横缝设有键槽进行灌浆的整体式重力坝 坝坡可适当变 陡 碾压混凝土重力坝在体型上应力求简单 便于施工 上游 坝坡应结合其防渗结构型式进行选择 下游坝坡可按常态混凝土 重力坝断面的选择原则进行优选 但应考虑少设横缝 不宜设纵缝 的特点 宽缝重力坝非溢流坝段的上游坝坡宜较实体重力坝放缓 宽缝宽度 可取坝段宽的 当有引水管 泄水孔 导流底孔等大型孔洞横穿坝体时 该部 分坝体结构和宽缝布置应经论证确定 宽缝重力坝头部尺寸的设计 应考虑下列因素 头部应力状态 坝面防渗和止水系统的布置 帷幕灌浆廊道和坝内交通系统的布置 其它特殊要求 迎水面头部最小厚度可取倍该高程处上游坝面 作用水头 并不得小于宽缝尾部最小厚度不得小于寒冷 地区应适当加厚 宽缝不宜贯穿坝顶宽缝的上 下游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的渐变坡度 平行坝轴线长度与垂直坝轴线长度之比上游部位可用 尾部可用顶部垂直截面渐变坡度 垂直 高度与水平长度之比可用 宽缝顶部的高程应高于下游水位 可根据稳定 应力要求与 上 下游坝坡和宽缝宽度同时选定 空腹重力坝上游坝面可为斜面 铅直面 呈倒坡或下部呈 倒坡倒坡宜陡于 空腹重力坝腹孔底部的位置可位于坝剖面中部的坝基面 上 空腹的形状和尺寸 应根据应力分析确定腹孔总宽可占坝基 总宽的左右 腹孔高度在坝高的以内腹孔形状可采用 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 长轴倾向下游 倾角为近似于椭圆形的斜腹孔 或顶部 为双心圆弧 上游面垂直或稍倾向下游 下游面大体上与下游坝面 平行的曲线形腹孔 溢流坝段 溢流坝段的堰面曲线 当采用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 上述堰面曲线的确 定可见附录 经过数值模拟优化论证和试验验证 也可采用其它堰面曲线 选择溢流坝的堰面曲线时 堰顶附近允许出现的经当地大 气压修正的负压值应符合下列要求 正常蓄水位或常遇洪水位闸门局部开启时 后者以运行 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 校核洪水位闸门全开时堰面出现的水压力不得低于 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 法改善门槽的型式 溢流坝的反弧段应结合下游消能型式选择 见附录 闸墩的型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 溢流坝的堰面曲线 闸墩 门槽 坝面压力 泄流能力和反 弧半径等 大型工程应经水工模型试验验证 中型工程宜经水工模 型试验验证 水力条件较简单的中型工程 则可参照类似工程的经 验 经计算确定 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 堰上水深宜大于流冰期最大冰厚冰块应能自由下泄而不致 破坏下游设施 下游应有导墙 护岸等设施闸墩墩头宜呈锐角 形状必要时 宜经调查研究和试验确定 溢流坝设置的闸门应符合的要求 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 溢流坝断面设计还应符合本规范的有关规定 坝身泄水孔 泄水孔可设在溢流坝段的闸墩下部或专设的泄水孔坝段 并应有消能设施 使下泄水流不冲刷下游岸坡及相邻建筑物 坝身泄水孔应避免孔内有压流 无压流交替出现的现象 无压孔在平面上宜布置成直线 如需布置成弯道时 应进 行分析研究并经水工模型试验验证 无压孔由有压段和无压段组成有压段包括进口段 门槽 段和压坡段三个部分 该段体型的设计应使其在各种流量之下保 持正压 并要求断面变化均匀 泄流能力大有压段末端设工作闸 门 其上游设一道事故检修门 该段体型的设计见附录无压段 的孔顶高度应留有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当孔顶为圆拱 形时 其拱脚距水面的高度可取不掺气水深的当孔 顶为扁圆拱时 可参照圆拱孔顶的要求略予增加 并应保证泄流时 不淹没无压段出口宜高出尾水位 防止在无压段出现水跃无 压段水流流速较大时 应采取掺气减蚀设施 无压孔无压段底缘线可布置成直线 也可依次布置成直线段 及其它曲线段并与下游消能设施平顺衔接 有压孔进口段体型布置要求与无压孔进口段基本相同 其 下游接事故检修闸门门槽段 其后接平坡或小于的缓坡段 工作闸门设在出口端 出口端上游设一压坡段 孔口断面可为圆形 或矩形有压孔的体型设计可见附录 坝身泄水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 事故检修闸 门为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 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 型式的门 阀 事故检修闸门平时宜作挡水之用 坝身泄水孔的通气孔设计应符合的有关要求 高坝坝身泄水孔水力条件复杂时 应作水工模型试验 必 要时应进行减压箱模型试验验证 坝身泄水孔 包括导流底孔应作为坝体的一部分和坝身 设计统一考虑 宜避免导流底孔与其上部缺口同时宣泄洪水无法避免 时 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 坝身泄水孔的衬护 应根据水压力 孔口尺寸 受力条件 孔内流速和泥沙含量 粒径 硬度及泄水的持续时间 施工条件等 因素确定 内水压力较高的有压孔 宜采用钢衬 并与外围混凝土可靠结 合 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 泄水建筑物的水力设计 一般规定 泄水建筑物的水力设计内容应包括 泄流能力的计算 下游水流衔接和消能防冲设施的设计 与高速水流有关的水力设计 其它有关的水力设计 泄水建筑物的泄洪标准应根据和及 其补充规定 满足相应建筑物等级的设计要求 消能防冲建筑物设计的洪水标准 可低于大坝的泄洪标 准一等工程消能防冲建筑物宜按年一遇洪水设计 二等工 程消能防冲建筑物宜按年一遇洪水设计 三等工程消能防冲建 筑物宜按年一遇洪水设计并需考虑在小于设计洪水时可能 出现的不利情况 保证安全运行 泄水建筑物的水力设计计算 可按附录所列公式进行计 算 泄水建筑物的消能防冲设计 除应符合本规范的的 要求外 尚应满足下列要求 消能设施应做到消能效果良好 结构可靠 防止空蚀和磨 损 防止淘刷坝基和岸坡 保证坝体及有关建筑物的安全 选定的消能型式应能在宣泄设计洪水及其以下各级洪水 流量时 尤其是常遇洪水流量时 都具有良好的消能效果 对超过 消能防冲设计标准的洪水 允许消能防冲建筑物出现不危及挡水 建筑物安全 不影响枢纽长期运行并易于修复的局部损坏 淹没于水下的消能设施 消力池 消力戽等应为运行期 的排水检修提供条件 消能型式应根据地形地质条件 枢纽布置 运行条件 下游 水深及河床抗冲能力 消能防冲要求 下游水流衔接以及对其它建 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 筑物的影响等综合考虑 并经技术经济比较选定 挑流消能适用于坚硬岩石上的高 中坝 低坝需经论证才 能选用 当坝基有延伸至下游的缓倾角软弱结构面 可能被冲坑切断 而形成临空面 危及坝基稳定或岸坡可能被冲塌危及坝肩稳定时 均不宜采用 底流消能适用于中 低坝或基岩较软弱的河道 高坝采用 底流消能需经论证 但不宜用于排漂和排冰 面流消能适用于水头较小的中 低坝 下游水位稳定 尾水 较深 河床和两岸在一定范围内有较高抗冲能力的顺直河道 可排 漂和排冰 消力戽消能适用于尾水较深 大于跃后水深且下游河 床和两岸有一定抗冲能力的河道 联合消能适用于高 中坝 泄洪量大 河床相对狭窄 下游 地质条件较差或单一消能型式经济合理性差的情况联合消能应 经水工模型试验验证 泄水建筑物的闸门宜同步 对称 均匀地启闭 以控制流 态稳定 并由设计提出运行规划 大型工程和高坝的泄水建筑物设计应经水工模型试验验 证 中型工程宜进行水工模型试验 水力条件较简单的中型工程则 可参照类似工程经验计算确定 泄流能力及消能计算 溢流坝和泄水孔的泄流能力 可按照附录计算 溢流坝水面线计算 当弗劳德数时 应考虑波动及 掺气影响 估算公式见附录边墩或导墙顶高程应根据计算水 面线加的超高确定 挑流消能设计应对各级下泄流量进行水力计算 估算水舌 挑射距离 最大冲坑深度挑流水舌挑射距离和跌入下游河床的 最大冲坑深度可按照附录计算 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 底流消能设计应对各级下泄流量进行水力计算 确定护坦 高程 长度 厚度和尾水淹没度等 护坦长度可根据其上是否设置辅助消能设施及水力特性 按照附录计算当护坦上无辅助消能设施时 尾水淹没度可取 倍跃后水深 护坦上的时均水压力分布 可按下列规定取值 当护坦面为水平时 作用在其上的时均水压力可近似取 计算断面上的水深 当不设消力墩 坎等辅助消能设施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 鼻坎 溢流式厂房顶板 护坦等部位的脉动压力和护坦上 消力墩 包括尾坎等 所受的冲击力 可按照的规定计算 高速水流区的防空蚀设计 泄水建筑物的高速水流区 应注意下列部位或区域发生空 蚀破坏的可能性 进口 闸门槽 弯曲段 水流边界突变 不连续或不规则 处 反弧段及其附近 差动式鼻坎 窄缝式鼻坎 扭曲式鼻坎 分流墩 溢流坝面上和泄水孔流速大于的区域 在高速水流区各部位的水流空化数宜大于该处的初生 空化数 其估算公式见附录 对所列部位或区域 不包括门槽当时 应 采取以下防空蚀措施 合理设计建筑物的体形和严格控制不平整度 不平整度 的控制标准见附录在设置掺气设施后 溢流面的不平整度控制 标准可适当放宽 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 突体应处理成缓坡 采用掺气设施 可按照附录设置 采用合理的运行方式 采用抗蚀性能好的材料 流速的泄水建筑物应采取掺气措施 特殊 重要的工程和流速大于的建筑物应通过减压箱模型试验确 定防空蚀措施 在多泥沙河流上 泄水建筑物应考虑挟沙的高速水流磨损 和空蚀的相互作用 消能防冲设施的设计 挑流鼻坎的型式 一般有连续式 差动式 窄缝式和扭曲式 等 应经比较选定鼻坎最低高程 宜高出宣泄按规定的洪 水标准时的下游水位 但可略低于下游最高水位 挑流鼻坎的挑角 可采用应通过比较选定采 用差动式鼻坎 鼻坎处平均流速大于时 应合理选择反弧段 半径 挑角差 高低坎宽度比和高低坎的高差 并可考虑在鼻坎和 反弧段间接入直线过渡段以改善流态 差动式鼻坎的上齿坎挑角和下齿坎挑角的差值以为 宜 上齿宽度和下齿宽度之比宜大于齿高差以为宜 高 坎侧宜设通气孔 高坎顶面的棱角宜做成圆弧状 窄缝式挑坎适用于狭谷河道高水头的溢洪道和深孔出 口断面可呈矩形 梯形形及形等 也可采用不对称型式 应经 比较选定底板的挑角宜取零度或为正负小挑角 收缩比可为 长宽比在中 深孔大流量 低弗劳德数时 宜取 相应收缩比应取较大值 在表孔 高弗劳德数时 长宽比宜取 相应收缩比应取较小值 扭曲式鼻坎应根据具体情况控制转向角度和入水落点 挑流消能的安全挑距 以不影响坝趾基岩稳定为原则冲 坑最低点距坝趾的距离应大于倍坑深水舌入水宽度的选择 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 应考虑不影响冲坑两侧岸坡或其它建筑物的稳定为宜 挑流消能应研究雾化对枢纽其它建筑物运行安全及边坡 稳定的影响 尤其对干旱少雨地区更应重视坝下游的建筑物及 露天设置的电气设备 输电线路 宜避开雾化区 或采取保护措施 底流消能应保证在消力池内形成稳定的水跃 避免产生回 流消力池内要清理干净其尾坎前后不允许堆积石渣 消力池宜采用等宽矩形断面水跃前段 地形许可时 可 设计成斜护坦跃前断面平均流速小于时 护坦上可设置 辅助消能设施 消力墩寒冷地区 辅助消能设施应满足 的要求 消力池两侧导墙顶的高程 可根据跃后水深加超高决定 设在池外侧的导墙 墙外河床中如有一定水深 可适当降低墙高 允许墙顶有不大的漫溢水头 面流消能 戽流消能流态复杂 且不稳定宜采取下列工 程措施 防止坝基和下游河床河岸的淘刷 保证工程安全 鼻坎下设置齿墙或短护坦 两侧设置导墙 防止横向回流 下游设置护岸 联合消能的防冲设施可按照的规定设计 但对宽尾墩与消力池联合运用型式 考虑其泄洪功率大等特点 应 加强消力池底板的强度 自身以及与基础结合的整体性 并应采取 措施保证消力池底板止水的可靠性 宽尾墩的体形见附录 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 结构计算基本规定 一般规定 本规范采用概率极限状态设计原则 以分项系数极限状态 设计表达式进行结构计算 混凝土重力坝应分别按承载能力极限状态和正常使用极 限状态进行下列计算和验算 承载能力极限状态 坝体断面 结构及坝基岩体进行强度 和抗滑稳定计算必要时进行抗浮 抗倾验算 对需抗震设防的坝 及结构 尚需按进行验算 正常使用极限状态 按材料力学方法进行坝体上 下游面 混凝土拉应力验算 必要时进行坝体及结构变形计算 复杂地基局 部渗透稳定验算 混凝土重力坝及坝上结构设计时 应根据水工建筑物的级 别 采用不同的水工建筑物结构安全级别 见表 表水工建筑物结构安全级别 水工建筑物级别水工建筑物结构安全级别 按承载能力极限状态设计时 应考虑下列两种作用效应组 合 基本组合持久状况或短暂状况下 永久作用与可变 作用的效应组合 偶然组合偶然状况下 永久作用 可变作用与一种偶 然作用的效应组合 按正常使用极限状态设计时 应考虑下列两种作用效应组 合 短期组合持久状况或短暂状况下 可变作用的短期 效应与永久作用效应的组合 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 长期组合持久状况下 可变作用的长期效应与永久 作用效应的组合 坝体及结构的混凝土应按所处环境条件 使用条件 结构 部位和结构型式及施工条件 满足耐久性要求 耐久性要求指标按 规定 承载能力极限状态计算规定 对基本组合 应采用下列极限状态设计表达式 式中结构重要性系数 对应于结构安全级别为 级的结构及构件 可分别取用 设计状况系数 对应于持久状况 短暂状况 偶然 状况 可分别取用 作用效应函数 结构及构件抗力函数 永久作用分项系数 见表 可变作用分项系数 见表 永久作用标准值 可变作用标准值 几何参数的标准值 可作为定值处理 材料性能的标准值 材料性能分项系数 见表 基本组合结构系数 见表 对偶然组合 应采用下列极限状态设计表达式 式中偶然作用代表值 偶然组合结构系数 见表 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 表作用分项系数 序号作用类别分项系数 自重 水压力 静水压力 动水压力 时均压力 离心力 冲 击力 脉动压力 扬压力 渗透压力 实体重力坝宽缝 空腹重力坝 浮托力 扬压力 有抽排主排水孔之前 残余扬压力 有抽排主排水孔之后 淤沙压力 浪压力 注 其它作用分项系数见 表材料性能分项系数 序号材料性能分项系数备注 抗剪断强度 混凝土基岩 摩擦系数 黏聚力 混凝土混凝土 摩擦系数 黏聚力 包括常态混凝土 和碾压混凝土层面 基岩基岩 摩擦系数 黏聚力 软弱结构面 摩擦系数 黏聚力 混凝土强度抗压强度 表结构系数 序号项目组合类型结构系数备注 抗滑稳定极限状态设计式 基本组合 偶然组合 包括建基面 层 面 深层滑动面 混凝土抗压极限状态设计式 基本组合 偶然组合 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 正常使用极限状态计算规定 正常使用极限状态作用效应的短期组合采用下列设计表 达式 正常使用极限状态作用效应的长期组合采用下列设计表达式 式中结构的功能限值 作用效应的短期组合 长期组合时的效应 函数 正常使用极限状态短期组合 长期组合时 的结构系数 可变作用标准值的长期组合系数 本规范 取 作用及材料性能标准值 中永久作用 可变作用标准值和偶然作用的代表 值 应按照的规定确定 抗剪强度标准值 大型工程可行性研究及招标设计阶段 坝体混凝土与基岩接 触面 基岩 坝基软弱结构面 碾压混凝土层面的抗剪断强度的标 准值 按现场或室内试验测定成果概率分布的分位值确定 当坝基地质条件简单时 其抗剪断强度的标准值可根据少量现场 试验成果参照类似工程的试验成果分析确定 大型工程可行性研究以前各设计阶段及中型工程的所有设计 阶段可参考类似条件工程的试验成果或参考附录所列标准值 分析确定 上述抗剪断摩擦系数概率分布模型取正态分布 抗剪断凝聚 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 力取对数正态分布 抗压强度标准值 混凝土的强度等级应按照标准方法制作养护的边长为 的立方体试件 在龄期用标准试验方法测得的具有保证 率的立方体抗压强度来确定 用符号表示 大坝常态混凝土强度的标准值可采用龄期强度 保证率 按表采用 表大坝常态混凝土强度标准值 强度种类 符号 大坝常态混凝土强度等级 轴心抗压 注 常态混凝土强度等级和标准值可内插使用 大坝碾压混凝土强度的标准值可采用龄期强度 保证率 按表采用 表大坝碾压混凝土强度标准值 强度种类 符号 大坝碾压混凝土强度等级 轴心抗压 注 碾压混凝土强度等级和标准值可内插使用 当坝体常态混凝土开始承受荷载的时间早于或碾压 混凝土开始承受荷载的时间早于时 应进行核算 必要时应 调整强度等级 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 坝 体 断 面 设 计 主 要 设 计 原 则 混凝土重力坝一般以材料力学法和刚体极限平衡法计算 成果作为确定坝体断面的依据 用材料力学法确定实体重力坝坝体上 下游面的应力计算公 式见附录 高坝除用材料力学法计算坝体应力外 尚宜采用有限元法进 行计算分析 必要时可采用结构模型 地质力学模型等试验验证 修建在复杂地基上的中坝 必要时 可进行有限元分析 重力坝的断面原则上应由持久状况控制 并以偶然状况复 核 此时 可考虑坝体的空间作用或采用其它适当措施 不宜由偶 然状况控制设计断面 地震作用组合下的偶然状况应符合的有关规定 分期施工投入运行的坝 强度和稳定计算应按持久状况计 算 一期施工而分阶段投入运行的坝 应研究施工期作用于坝上 的作用 坝的未完建断面 临时运行断面 的强度和稳定计算应按 短暂状况计算 设计规定的坝体及其构件的施工程序 不宜使施工期产生的 应力导致增加坝体断面 宽缝重力坝可用材料力学法计算坝体应力 局部区域如头 部附近等部位 也可用有限元法计算 并允许在离上游面较远部位 出现不超过坝体混凝土允许的拉应力 空腹重力坝可用结构力学 材料力学法和有限元法计算坝 体应力 并用模型试验验证所得应力成果应避免特别不利的应 力分布状态 有横缝的重力坝 其强度和稳定计算应按平面问题考虑 可取一个坝段或取单位宽度进行计算 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 不设横缝或横缝灌浆的整体式重力坝的稳定计算可按整体式 进行 其强度计算可用试载法 在复杂空间受力条件下 河谷断面 作用和基础反力不对称等其应力状态可按空间问题用有限元法 或试验确定 厂坝连接的坝后式厂房 在坝的稳定核算中 可考虑厂坝 联合的抗滑作用厂房作用于坝上的抗滑力 可根据厂坝整体分 析的应力状态确定 作 用 及 其 组 合 按照承载能力极限状态 设计坝体断面时 应计算下列两 种作用组合 基本组合由下列永久和可变作用产生的效应组合 建筑物的自重 包括永久机械设备 闸门 起重设备及其 它的自重 发电为主的水库 上游正常蓄水位 或施工期临时挡水 位按照功能运用要求建筑物泄放最小流量的下游水位 而排水 及防渗设施正常工作时的水荷载 大坝上 下游面的静水压力 扬压力 大坝上游淤沙压力 大坝上 下游侧土压力 防洪为主的水库 按防洪高水位及相应的下游水位的水 荷载 取代且排水及防渗设施正常工作 大坝上 下游面的静水压力 扬压力 相应泄洪时的动水压力 浪压力 取年一遇风速引起的浪压力 多年平均最大风速引起的浪压力 冰压力 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 其它出现机会较多的作用 偶然组合应在基本组合下 计入下列的一个偶然作用 建筑物泄放校核洪水 偶然状况 流量时 上 下游水位的 水荷载 取代或且排水及防渗设施正常工作 坝上 下游面的静水压力 扬压力 相应泄洪时动水压力 地震作用 其它出现机会很少的作用 承载能力极限状态作用的基本组合和偶然组合按表 规定进行计算 持久状况下正常使用极限状态设计坝体断面时 应按长期 组合计入中的有关作用进行计算 坝体在施工和检修情况下应按短暂状况承载能力极限状 态的基本组合和正常使用极限状态的短期组合进行设计作用值 大小及其组合应按照建筑物施工与检修具体条件确定 坝体强度和稳定承载能力极限状态计算 承载能力极限状态设计包括 坝体及坝基强度计算 坝体与坝基接触面抗滑稳定计算 坝体层面抗滑稳定计算 坝基深层软弱结构面抗滑稳定计算 坝趾抗压强度承载能力极限状态 作用效应函数 抗压强度极限状态抗力函数 或 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 表作用组合 设计 状况 作用 组合 主要考 虑情况 作用类别 自 重 静水 压力 扬压 力 淤沙 压力 浪压 力 冰压 力 动水 压力 土压 力 地震 作用 备注 持久 状况 基本 组合 正常 蓄水位 情况 土压 力 根 据 坝体 外 是 否 有填 土 而 定 下同 以发 电 为 主 的水库 防洪 高水位 情况 以防 洪 为 主 的水库 正常 蓄水位较低 冰冻 情况 静水 压 力 及 扬压 力 按 相 应冬 季 库 水 位计算 短暂 状况 基本 组合 施工期 临时挡 水情况 偶然 状况 偶然 组合 校 核洪水 情况 地 震情况 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 应根据各种作用同时发生的概率 选择计算中最不利的组合 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 作为偶然组合 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 式中坝基面上全部法向作用之和向下为正 全部作用对坝基面形心的力矩之和逆 时针方向为正 坝基面的面积 坝基面对形心轴的惯性矩 坝基面形心轴到下游面的距离 坝体下游坡度 混凝土抗压强度 基岩抗压强度 核算坝趾抗压强度时 根据规定 应按材料的标准值和作 用的标准值或代表值分别计算基本组合和偶然组合 坝体选定截面下游端点的抗压强度承载能力极限状态 作用效应函数 抗压强度极限状态抗力函数 式中 计算截面上全部法向作用之和向下为正 全部作用对计算截面形心的力矩之和 逆时针方向为正 计算截面的面积 计算截面对形心轴的惯性矩 计算截面形心轴到下游面的距离 坝体下游坡度 核算坝体选定计算截面下游端点抗压强度时 根据规定 应按材料的标准值和作用的标准值或代表值分别计算基本组合和 偶然组合 坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定极限状态 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 作用效应函数 抗滑稳定抗力函数 式中坝基面上全部切向作用之和 坝基面抗剪断摩擦系数 坝基面抗剪断黏聚力 核算坝基面抗滑稳定极限状态时 根据规定 应按材料的 标准值和作用的标准值或代表值分别计算基本组合和偶然组合 坝体混凝土层面 包括常态混凝土水平施工缝或碾压混凝 土层面 的抗滑稳定极限状态 作用效应函数 抗滑稳定抗力函数 式中计算层面上全部切向作用之和 计算层面上全部法向作用之和 混凝土层面抗剪断摩擦系数 混凝土层面抗剪断黏聚力 计算层面截面积 核算坝体混凝土层面的抗滑稳定极限状态时 根据规定 应按材料的标准值和作用的标准值或代表值分别计算基本组合和 偶然组合 当坝基岩体内存在软弱结构面 缓倾角裂隙及坝下游经冲 刷形成临空面等情况时 需核算深层抗滑稳定根据滑动面 临空 面 尾岩抗力条件综合分析基本地质结构模型后 分单斜面 双斜 面和多斜面计算模式 除用刚体极限平衡法 见附录计算外 必 要时 可辅以有限元法 地质力学模型试验法等核算深层抗滑稳 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 定 并进行综合评定 核算坝基深层抗滑稳定极限状态时 根据规定 应按材料 的标准值和作用的标准值或代表值分别计算基本组合和偶然组 合 坝体上 下游面拉应力正常使用极限状态计算 坝踵垂直应力不出现拉应力 计扬压力计算公式为 式中坝基面形心轴到上游面的距离 核算坝踵应力时 根据规定 应按作用的标准值分别计算 作用的短期组合和长期组合 坝体上游面的垂直应力不出现拉应力 计扬压力计算公 式为 式中计算截面上全部作用对截面形心的力矩之和 逆时针方向为正 计算截面面积对形心轴的惯性矩 计算截面形心轴到上游面的距离 核算坝体上游面的垂直应力时 根据规定 应按作用的标 准值计算作用的长期组合 短期组合下游坝面的垂直拉应力 计算公式为 有限元法计算 有限元法计算坝体应力 坝基深层抗滑稳定时 作用按 的规定取标准值 材料 地基性能应根据试验结合工程类 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 比取定值计算 有限元法计算混凝土重力坝上游垂直应力时 控制标准 为 坝基上游面 计扬压力时 拉应力区宽度宜小于坝底宽度的倍 垂直 拉应力分布宽度 坝底面宽度 或坝踵至帷幕中心线的距离 坝体上游