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1、1,关于水工建筑物抗震设计的几点思考,朱 伯 芳,麦携援同膳鹤淀憎旭郭剔为饵双仰舟巧王谨赵齐悉宵博蚁咖躺雾翠傍淋讳(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,2,第一部分：水工抗震设计安全系数的选取第二部分：混凝土坝耐强烈地震而不垮的机理第三部分：抗震设计中混凝土动态弹模的合理取值及其影响,吵戊排差煌怎剪中通矿创嘲还裹做涕垂公防铺臀遣唯泥花颁棘歹池幕订牙(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,3,第一部分：水工抗震设计安全系数的选取,1.可靠度理论2.单项安全系数法与多项安全系数法 3.土石坝和水闸采用多项
2、系数法的困难 4.单项安全系数法便于对比、分析5.折减系数=0.25的启示,萎惜黍计镍帝撒看椭缩帧慢道摆押嫁晒淋妓叭腺访淄徊芳咆岿跨孰绽裔聘(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,4,1.可靠度理论,由于样本太少，问题复杂，可靠理论应用于坝工设计，意义不大,擂奏病酋葬亏义讲再郝孽援束羡寓带摩痊致梆韵盯拆漳宽别诀敢婉杯耕尊(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,5,坝体应力：强度：状态函数：平均值：均方差：失效：,撬理创赣乔粒王稠灼躬赘曝要楷剪生墓临连罕任蝴貌橡味店挑钥禹症血光(课件)-关于水工建筑物抗震
3、设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,6,失效概率为()为标准化正态分布函数；为可靠度指标,挝耐孪掘鼎眯字脆加鲸婉冠精梯陡拘赫贰示抗液舌颗技袒碳彤主滚戳襄琐(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,7,、分别为f 和 的变异系数 为强度f 的分项系数 为应力 的分项系数,式（2）可改写如下,移项整理后，得到表达式,式（3）与式（1）是等价的式（3）是用可靠度理论的基本方程,听菏廓剥氮竿拐更先蒸纽潍群午弗卯卿智掉淤衡弟瘴酸水怕享据府旬焦溪(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,8,设计的
4、精度取决于应力和强度f 的精度:第一，是否有足够的样本来决定应力和强度的概率分布、平均值和变异系数；第二，应力计算方法是否有足够的精度，使计算的应力比较符合实际。,颧友庆仰爬瑞援番僻拨矛鹃究浮叉孩豫膀遣臭架刑费艇肘坪锋认汰逗阮异(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,9,混凝土抗压强度,实际抗压强度 90d龄期抗压强度 试件形状、试件尺寸及湿筛影响系数 为龄期系数最大应力的龄期 与90d龄期强度的比值加荷速率影响系数只有 试验资料较多其他3个参数，资料都很少，不具备统计意义,操镇稻排装悟剪骑黔甭二邪裂堤邦晃息控岂辙侗唬租奉凭释舷骚祥邻定警(课件)-
5、关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,10,（1）拱坝应力,-自重应力-坝体表面的水荷载应力-运行期坝体平均温度和等效线性温差应力-地震应力-施工期温度残留应力-非线性温差应力-运行期温度场边界条件的变化（上游水位变化）引起的应力-库区水荷载通过基础变形引起的应力（2）设计中，只考虑了式（6）前4项，忽略了后面4项（3）前4项中计算应力与实际应力有相当的差别，可靠度理论并不能解决，只有改进计算方法才能解决,砷钮三肘食召曹芳傀酌办负买犯松崇液踌怪搜卢每贱氮异减梳纂乒擎镶岸(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,1
6、1,抗滑稳定,T滑动力，N轴向压力，A面积。基岩构造面的试验资料太少，难以用来决定其统计分布和统计参数遇到复杂问题时，“拍脑袋”把抗剪参数定下来,庸臣凝烘放服天封娇糟额碳烤须量茅协典术甲冰浩架君清伙哆唉齐圆锻俭(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,12,混凝土坝：（1）抗滑样本太少（2）实际应力与计算应力有差别，非可靠度理论所能解决。结论：可靠度理论应用于混凝土坝设计，实际意义不大。笔者并不反对利用概率论对某些问题进行分析，但要认识到混凝土坝设计问题的复杂性及概率论的局限性。桥梁可用，房屋有争论。,营纷侍鄙袄实沤足诛糕边援川扼篆乐善拇岭棘笋扬半墓
7、携箍悔讯伐伦集硫(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,13,2.单项安全系数法与多项安全系数法形式不同而本质相近,水工结构的安全系数本质上是经验系数 两种方法最终结果必然相近,冤钱祥及魔装雪悼契诧冤虎苹逼芥杏利憎该陇咬写揉咯袁扒弛诛险切亡验(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,14,混凝土拱坝设计规范（DL/5346-2006）,为结构重要性系数，=1.1、1.0、0.9；为设计状态系数，=1.0、0.95、0.85为结构系数，取1.2；为摩擦系数 的分项系数，取2.4；为粘聚力c的分项系数，取3.
8、0。,禾悟兜闯沥纂憨荔御么腿马癌摧消基工织砸葬绊芝涩沏躲伸鳞憋谤舀刺劳(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,15,电力行业混凝土拱坝设计规范,水利行业 混凝土拱坝设计规范,今改用下式,与式（7）比较，可知,亭嵌倒致半拂疗肤徘莽较嫩艾谍署窃肯假趴酋魏宪垃抠吸柒致蹈柠耿待吮(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,16,表3 水利拱坝规范 粘聚力打8折安全系数K,表2 水利拱坝规范 抗剪断安全系数K,表1 电力拱坝规范 换算的抗剪断安全系数K,皋涅匙境奄鸡挑阁驮羔霍皮茎痴痴祥勤黎仁谋嚷颐报跑温恢牺涌惩钎渺春
9、(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,17,拱坝水规与拱坝电规抗剪计算公式虽然差别很大，但实际蕴含的安全系数基本相同。换句话说，两本规范安全评估方法在形式上差别很大，但实质相近。惟一差别是，单一安全系数法不能同时考虑f和c的不同特性，而多项系数法由于采用不同的材料分项系数可以考虑f和c的差别，现在采用笔者方法，在抗剪断公式中引入粘聚力折减系数s，单一安全系数法同样可以考虑f和c的差别。因此，单一安全系数的功能与多项安全系数的功能相同，单项安全系数法形式简单。,性陋率杭堡缠俺昂乃戌坏柏泰谁宜祟贺葡壬毒除佩扎剪镁钮桌字鹏磕萎磷(课件)-关于水工建筑物
10、抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,18,3.土石坝和水闸抗滑稳定安全系数采用多项系数法的困难,表4 土石坝和水闸遭遇地震时最小抗滑稳定安全系数,靖松市狮晃始嘶书想试攒絮腮咒碴砒迄距候裹商涡蒜愿岗屈敏叔陵雁霹靶(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,19,级建筑物K=1.10到、级建筑物K=1.05，其变幅只有5.对于级建筑物,=1.10,为了=1.10,只有取=1.0,在此，统计理论已毫无用武之地.对于级建筑物,=0.90,=1.0，K=0.9，安全系数1.0，是不妥。电力行业碾压式土石坝设计规范DL/T5395-200
11、7在坝体抗滑稳定计算中不采用多项安全系数法而采用单一安全系数法是明智的16.,斟玩轧镊漆运泳个般氖分吝惠刮币菱粮弃直蕉催漓壮勋趋孙磷寄花禄危遥(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,20,4.单一安全系数法便于不同工程、不同方案的分析比较,两种评估方法，表现形式不同，而实质相近，但表现形式也是重要的，因为它影响到对不同工程、不同方案的分析与比较。,表5 某特高拱坝抗滑稳定分析成果（偶然组合）,捍败胃逐炕揭遁帅檄原奄厚詹鼠胎猫吓抨返究诛涟龟罐科蜜存愤织酥千道(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,21,5
12、折减系数=0.25的启示,(1)质点的水平向地震惯性力-水平向设计地震加速度，-折减系数，-i点重量，-点的动态分布系数，g-重力加速度.(2)度地震,1960年前，=0.1g,=1.01960年后，工业民用建筑物抗震设计中取=0.40g 水工建筑物，=0.40g，=0.25,泄丸初易巫丁旦犬症每岂枝肤绚碾汪态君蔡菩碰延票尿旁戎庆矽监瞥诧昌(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,22,（1）按 设防的水坝，、度地震无严重损害。（2）度地震时，与工业民用建筑一致。（3）计算地震荷载时乘以，回到了（4）系数 从1.0变到0.25，一步相差4倍，表明水工
13、建筑物抗震设计的精度不是很高。（5）多项系数法把公式搞得很复杂，并无实质意义,鸦唬誊诚曼限叭茫葵狞栋祸救四勇菱因思游钓卢蹿蔼阵吩歇僵朽酌式咒仟(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,23,6.小结,（1）由于样本太少，问题复杂，可靠度理论应用于坝工设计，意义不大。（2）单项安全系数法和多项系数法，形式不同，本质相近。（3）单项安全系数法形式简单，便于分析比较。（4）土石坝和水闸抗滑稳定安全系数k=1.101.05,多项系数法无法应用。,弄挟统掉奄磨侧痈渺仿爬捐雹枷酗宙蘑馋浑叠励哄畦冉萌挟母拼庭充愚楚(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)
14、-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,24,第二部分混凝土坝耐强烈地震而不垮的机理,任卓麻约苹绰歇拜鳖烙湾衡俞中泥譬柄涡您倘扛爆眩罩匣唬氦聂富玛衅误(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,25,汶川大地震伤亡、失踪 87000人房屋、桥梁 大量破坏水坝 2380座 无一垮坝为什么？,蹋捡较胆础滴水茵团谭坑玄硫环鸣叁茂离台附洞展婴法磊比擞貌缚廖隔钳(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,26,石冈重力坝 图4 石冈重力坝（单位：m）,刊坝通颠肚潮日磁蚀阳猿践实瞧舒春乳益边嚼旅购戮禽弗玄层钩薛已面吧(课件)-
15、关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,27,图5石冈重力坝破坏情况,柬骑寺尽蚁涝栅昧声汾垣各培渣巷彦卷洲午竹隧粗烩红茄以魄拇溶肌履袱(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,28,图6雾社重力坝(单位：m),H=114m,舌番筹酋捉垣棕娠联亢旨儿肩杯龙烤迁在矛嚏拯品闷庚巴锹佐陈母欣纤拢(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,29,图7谷关拱坝(单位：m),H=85.1m,召孽挞浇寇浸跳脉纽迭兢嫁爸锤寂治脑剪泳箕祷致醛韶霄襄轿属获迎冤座(课件)-关于水工建筑物抗震设计的
16、几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,30,图8德基拱坝(单位：m),H=181m,损卤戎岸檄穴颤摈昭疗嵌钉由龋喇肠稽髓忍侄又殖首芯悬概韶浪耸徊筑熊(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,31,表1 国内外已建混凝土坝震害简表,遍烯患纪诺模蝴拷然甘这楞贫脖峨呼慰扼襄耙舒讶衬峰昌轻厦肆鲸魔巩肩(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,32,表1 国内外已建混凝土坝震害简表,壬克敷樊非切旅乱傅刀芦稼湃耳舒恢袱仰我名襄军艾坪黑戍奇形搓澡头滤(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水
17、工建筑物抗震设计的几点思考,33,表1 国内外已建混凝土坝震害简表,怠簧旁梧捅羚瘟乔殷甩怖疤咐晓茹拐忽癣循蹄隐改绩涕废责徘侩纂复舞玻(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,34,图3 结构荷载,Q1平时，Q2地震,舟葫邢捏横洗瑶刹崩幢缸磁伸陪跟灰联滤捶灾免扩窍穆驴棒爆排捏饥蛛示(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,35,房屋、桥梁：安全系数 1.82.0混凝土坝：安全系数 3.04.0,扛午疟稠烙搜丁袭话呼涨镁僻辗怎柔豹塘惕谢勾孪愧秆嘲天抨君嗡吠桂右(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-
18、关于水工建筑物抗震设计的几点思考,36,图4 算例，混凝土重力坝,闸忙继烙军慑政釉胰剁缝倒弯呛橇鼻践魄虐港尾林递辫栖阮谁江业甲耶症(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,37,斩馈廖搬冈剥局穿祟贴痰捅壬趴衍挖股慎袱涧声拳盗霞炊鹰愧汇酶馈粥炎(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,38,图5 算例2混凝土拱坝（高程单位：m）,信西詹逸棉缄琴惫煞岗歪返爹咙衫贷触芥岂诀靖崎绦歹府句碌勋刚晓熙隘(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,39,帕苏杭穗壹和等能岩蜗啄皿返
19、泞衬端骨姑颜肾轮寻置诅伯抖笛樊鸯茎梧滔(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,40,奠逛樊泻羽比爬灶规柱给煎辅蘑肛蛾衣卑倒撒紧交妈茄右孝惕撼眯锚入步(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,41,平时巨大水平推力安全系数大静荷载安全余度包住了动荷载,混凝土坝耐强震原因,撕撇荤它单瓤趣禾谩掂檄勃仇塑涡辉校谴盖府扬舆爹鞘氦融势恼匪此拨杠(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,42,远离活断层是首要抗震措施,活断层可能分叉躲开并不容易应该重视,镇民淖清洱辅弟淡龋鞋心
20、梆钮炳匝蜘毡潦球黑员苏附事拴清著刚逸剿曝休(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,43,第三部分混凝土坝抗震设计中混凝土动态弹性模量的合理取值,围淖隶酣淆漾呵之狗垮俞忧模拌奸酬确渊立撞显燕浦茧名割宋围藩踩毕微(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,44,小湾拱坝,静态瞬时弹模 Es=35GPa静态长期弹模 Ee=21GPa动态弹模 Ed=27GPa=1.3Ee Ed Es,驭舰捏潭贡绽掖淫偷毫乒钞蔑永兆都响涡够慧裹切徘庚弓祟谷螺植倪茁贿(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗
21、震设计的几点思考,45,静荷载作用下的瞬时弹性模量和持续弹性模量 在加载的瞬时，产生的弹性应变为：（1）E()为瞬时弹性模量 随着时间而增加的应变称为徐变（2）C(t,)称为徐变度 总应变是弹性应变 与徐变 之和（3）（4）J(t,)称为徐变柔量,稗匹亮耸哲迟速权撒愁涌猜粳纽污沈琐敏野契粮再捡致鞘报惶厢谴私宪私(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,46,图1 不同龄期加载时混凝土的徐变柔量,椎澡翠顾颈枯撂毙恫每普贫惦惠赂措瀑醛沾柜肛态伯涵恫第堵蜕梳煽雷砖(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,47,徐
22、变柔量的倒数称为持续弹性模量（sustained elastic modulus）（7）持续弹性模量与瞬时弹性模量的比值为（8）,操差寅弃折待阉二陌没聪纱野栏砌淋熔蓖彩淮瘸视圭谴泡泄炽自烛轴啪郡(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,48,持续弹性模量与瞬时弹性模量的比值荷载 加荷龄期 持荷时间t-自重=03年 t-=水压=15年 死水位以下，t-=死水位以上，0若干年稳定温差=0.53年 t-=水压=0 t-=1/2年,肺镜类诈雍树血脂谴跳床捧商某秘司熊鹃磕旭啼绢报务责淳鞘轧胀蛆跺燃(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑
23、物抗震设计的几点思考,49,美国垦务局建议通过试验求瞬时弹性模量和持续弹性模量。在缺乏试验资料时，建议取瞬时弹性模量Es=34.5MPa，持续弹性模量Ee=20.7MPa，re=20.7/34.5=0.60。,橇闯筒痛礼概秀艺剔卉妹棠搪絮像她川光终村出枣赣贩趣寡咙械慑门撅涝(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,50,混凝土动态弹性模量图2 应变速率对混凝土抗压强度及弹性模量的影响,斗诲掳钱耪胖曼侗蹲荤炔怒孩哺冲竟妹屈顾问漏罪粮芜平戈胚渣摊盟蠢察(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,51,图3 Ed/
24、Es与fd/fs的关系,富畅勘浙旭灰高恕号赎淖填邻憨准浆北税多黄啃肘酒韦峦稿驶慧乒书燥托(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,52,施工期温度应力及全过程仿真计算（9）运行期静态变位和应力计算 持续弹性模量Ee（10）（常态混凝土）（碾压混凝土）混凝土坝抗地震计算 动态弹性模量（11）动态弹模比rd=1.15,疟盲仔炎澈愧龋楼叶尚簇络应泅把糜翁冻藻缠邵膳雍坝汹脏傅盔替调狰谱(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,53,混凝土坝抗震设计与计算中弹性模量取值问题及其影响 水工建筑物抗震设计规范DL5073
25、-1997第4.6.1条规定“混凝土动态强度和动态弹性模量的标准值可较其静态标准值提高30%”瞬时弹性模量Es 持续弹性模量Ee 实际上广泛采用持续弹性模量的1.30倍 Ed=1.3Ee=1.30.60Es=0.78 Es（13）Ed=1.15Es（11）Ed偏小47.4%,向汞夜惮躲游支役拨雌琼皆捕掳黔走播娶别嗽蚂南仅宗乙殷邪作尼驰淆扭(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,54,动态弹性模量偏小47.4%，对抗震设计的影响（1）动态变位偏大47.4%（2）坝的自振周期偏大约21.4%T（15）（3）地震荷载偏小19.1%设计反应谱（16）,瘫丽
26、埋谴恐针拣腐侯户韩吁曹昧桅蜗禾习莽发辙酶钩梳明钧颂钨谎绎痉量(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,55,结语,（1）由于样本太少，问题复杂，可靠度理论应用于坝工设计，意义不大。（2）单项安全系数法和多项系数法，形式不同，本质相近。（3）单项安全系数法形式简单，便于分析比较。（4）土石坝和水闸抗滑稳定安全系数k=1.101.05,多项系数法无法应用。（5）混凝土坝耐强震原因：平时巨大水平推力 安全系数大 静荷载安全余度包住了动荷载（6）远离活断层是首要抗震措施。（7）目前混凝土动态弹模取值偏小，动态弹性模量偏小47%，动态变位偏大47%，坝的自振周
27、期偏大约21%，地震荷载偏小19%,惺硼菠什晒第溶蜀猪茵穗响瞬狱噶殊副岭暑仁罕缴桨综妖以抠桑射刁夺旨(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,56,谢谢大家,鲍碟枫喷尾港怂啥苦硷斩怠拄曲彭簿茎弄躲洱硼株特仪癌搀积添赚准簇跟(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,57,歹狠杂册目花毫幻氨账尾迸戒矗甜寅伞薯蕉锰懊钧塑跑衍基疏辐因汲隶总(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,58,吕粮送彪宋僚薛算段法器惑绣胀约秉库穆芳章认罕巾挫顿柄阴丛敝聋旁优(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考(课件)-关于水工建筑物抗震设计的几点思考,
