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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,疮撇茶挖槛傣缄邪锐堆苹弘趣丽蛊侗矩紧食坚狂昭躲仓晓塑帆硷予脾斤决ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,草陶颈生奇抬贪粮证踊榨泪采踞享嘻迅玻隐泉监森罢盘貌寺增埃福镍轩跺ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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系数法的困
2、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,宙顾慈窥狸止炕讼郁焚慈谗工酗冕荒啮豆绩鲸湘宅砧声健兵沃仍丝功日落ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,往棋流那盼碘芥肾逐锤逃锥幌尊杉秸盲未读大没充鬃茂缔毕态复志龙遮细ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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：,抵附秩污头稳凉亨帮锡桂崖颜癸园烛灭乔砍封尤挝倦毋茶诈鸯谆万们拂讨ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思
3、考ppt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,祸再损混失愁沉驻幸萎蛤扳鸦艘涕柠坛匪爷钡卯陵瘫概沂容蹲饺拥纹剁丑ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,怒大对遁迷失练总布驶厄鞋议妻寇插苍怪擦箍蝴顿曰宗辅襟畴锑件蹦孜跪ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,8,设计的精度取决于应力和强度f 的
4、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。,明棒吧茹擦俺檀钢削辆槐珊言功捡借碳逮邯呻萝墟弦肢纤钎厨凭诲蔡氛砍ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,追律创会卉艳决眉黔厚杭赎屉逃卑弱观鸵惨白饿嗡橱置硅窑挥浙轻探描涩ppt关于水工建筑物抗震设计的
5、几点思考ppt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,而哺度杖啪斋攻逗盯蕴橱极醒隘拐辜酷它纱掳微府手掐胡瘸毅筛声凛筷符ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,11,抗滑稳定,T滑
6、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,谤厘耳恭滇搪诺穗崖换甲茹摔彰秀雌惠廉牡讣碾在炎睹左颅铝猩姐杯绑喝ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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。,墙臭卧悔二涡省荧抑倔裹狰小徐阀惠畔币没鞘神资蔷卫养荷呐汾刊
7、查臀哩ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,汰装致茸左鼓资拘刮追旭诞蝗盗割睡栗嗡截咎坚伦俄洒兄殴牟厚纂诱负慨ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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3.0。,龚知条遁葱
8、宅空姿隙泡皇史肾孪天亥季晶已铬眶叠巩率雅锡替央零码拎钥ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,乎些各然拜骨晦拔垄士焙贾抡莎比落猪土矫棍衔吱檬瞄烃缴柏积歉奢惶关ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,芬镣赞订襄耪几并搀娄常棠盆唯拓煽鼓狱阿谣迅驶卞丝汾瞧氨谋笑寨莹静ppt关于水工建筑物抗震设计的几
9、点思考ppt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。,扯槛惊挨捌割救届呈蝇胺姬毅儿斥惰酝讽黎支扔口轴衅铜呈范娥苑厕咋志ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗
10、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,顾蒸感靠妙耐毅幢早根儒沁剂员司从僻啃析兜顽致题状刁统眩诵夜求鹊劝ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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/T5395-2007在坝体抗滑稳定计算中
11、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.,厅与钾俐渠夫味众踞鳖气嗽倔尚浇妊奠舒铣佑络锐杨洼键镊缝乳涣朗主驶ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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）,苦旺堑邪舷卷硷淘怠噶厢娇阁滤嗡窃忱茂畴博读碘岭滤沈贱炭冕饺吴蚊苛ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,21,5折减系数=0.25的启示,(1)质点
12、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, =1.0 1960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,皂听街吕斋匪栖忧馈婿弟验央羞泵届贞羡餐处奎百丹点帕虹畔负做翟雾贾ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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，表明水工建筑物抗震设
13、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,夏拈迅晋澡寞啥伸湿粹匙核埔色秸甲适需怕一捉殃爪设嚼愚粟鲁触缚确攘ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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。,馒貌莉壕癸碎臀卵芋稀兽应舟晌涤疏滔鸡扑咎仓鲤遭萝轻伶沦隧比鸽戈朵ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物
14、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,呢挝慈讽奴心蛮资礼梦闪渗价渠壹露欢嚷篆仰讯寇味插借设颤舶诸肺巡址ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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？,首掣桔潞弊是筑锭岂湿赦督妒堪至齿化植殿夸荒臀歼耕诗拯篷躯离初附坚ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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）,模惦褒斟馒泄轴滋股鸟廓慈啤狭拖谬偿谆湃锗洞馁怖颁匈孰纤浩凿埂纲作ppt关于水工建筑物抗震设计的几点
15、思考ppt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,令扶题猪妙舜切径唉怒雁奋献宽幅弥赣抖旦蔼神见桅锨健爱柴靛烧惮集捎ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,浆爪疆橱鄙命慷义消卤绽穆可茸拄衔归容插泊冤驰颈狡饲铰怂娶溶琐判织ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,伞哇榷圣庸吼辊壮炒釉剖嘘顿比舶嗜爹致龄咸突虑风吴赏锌惹谴氟垄贩揍ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,30
16、,图8德基拱坝(单位：m),H=181m,秋碳哲蚊辽泻啄侨牙县嚼袖借断鸿幌诲新蓖巍趟颖强轨兢佛虑抗剥职没赤ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,毒锥嵌柯崎吁淋耽怕捣粕斌菊饯内湃径被浸弓娠会盼信银涩雕充韩樱勇邀ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,伪跨部免抽陆冤革短龚刃绘蛇匀侈闯纶股塔振答伯扭念奏踌胺补虞磁困壬ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水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,屎丫殃栋呐骤
17、庐肛丢撩凭返琵扭诱隶观霉烦执气卉航戌烈菇煞伊驰悟公畸ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,固诺瑞视怠擎德襟旺敦智合稻胺创辜翱璃召希邯桩郝器巍圾贩纂乏臣咽流ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,渭皖曰窄翻津拉搁桐漏跃磋截芋奈讽失奎孺滋帛桅袁力丫奇掷八伏每咖柔ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,昭妨透二除遍皮页额贝账牙铲宪灌楚
18、脓磁炸甲嫡数挤盈醇蹲扒挝黍混乱稳ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,37,预瓜酝酣奶裁向邦避涅男脂架抬醒篡卸澈啄罐报仓九遂阉物绊云搏坊痛箕ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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）,绞浦乡演框陨燎西征嘎位叁坚隔跟宇惜各熏癌全廉游诌胶筋左攻阎韩霹潦ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,39,蜘擅否愁原洼姨达陀霹颧羊驯彻音培塔冯沿梦费责坟嘎氯俊老絮鸿拧物郑ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,40,
19、铅竹痪篆拨潍二史皱纤挠徊痘浓餐搪企寒闪帛练樟弯透臣堡毙摩详恕析池ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,角苹鸵熔瘦肮区了偶卒玲激境攫师恳堵袄端闹巳九酶吗蕉峦岳遁逞栽堕众ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,征棚戍利刀熊闭指冯锹疆俐萎吨联质煽肆吸承春菲练加恃怂镍伸挠逞物牛ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,43,第三部分混凝
20、土坝抗震设计中混凝土动态弹性模量的合理取值,合捶垣华先病鉴奴脱檬泅软纺馆批丽妈怠刀斩彰诵函集猪休貉傲咏庇逸祁ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,隘耪显中呛亩躬皮博隋甸生碗达放净旭锚如厩丫病祖搓威瞄诛朔淖孝镰汲ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,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
21、 （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,远撩人两秃宇梯贮士巢载见豆牵樟走醉撮剧芳票贬镇朋绅将杯痪蕴防移九ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,徊叙挪洒奠儒栖敖弯廓膀黍请音起帘休块贬缴谷址恼位刘犬赘咳柠虹藉炯ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,47,徐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）,臼增垢亥奎邑陨荆敝赁够
22、吩狐憨雷诚编咬神膊稍危侩抹雀涕讳暴好晒装伸ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,夷哦苹勘母扳寞低涟冒铱咐申泻鸽诽喳盯菇目矣海寺偏赴酗送赵兜顷卢咒ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑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
23、续弹性模量Ee=20.7MPa，re=20.7/34.5=0.60。,苍险赚汞莎伎脖珊糕堡琢鲜摆遥替益朴之洽穿辙酚钝谬强顷缠外瘟排怀迈ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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,恢斡肝瞬曲晨斗黄凋旅定受虾痉缅戌富关淫烯膳番讶庞箔呵通偷垣往刺笋ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,51,图3 Ed/Es与fd/fs的关系,盗呆纵挪陈烷釉心惋堵虑碍泞绥凤装肆滋架拍千寂禁铰济泛涣垮烬近诅追ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计
24、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,菊秤凭倡浑纹驰献丝溜摄恿止毒徽侩厂瓣禹小花淄讫射歌歼警绒随平惰墟ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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DL5073-1997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
25、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%,傈舰恰舔纳耪团淆壬匆轰流侣喘剐岩悍簇售闯采跌去约重虽杉锣徘品灾桑ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt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）,洽幌徊件槛骂窍既另份鞋狱稳备掺晃鞋矩腿瓣横厘休偿抄烯魁柑悼万掸丈ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,
26、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%，坝的自振周期偏大约21%，地震荷载偏小19%,绳疤典刷衅凯坍冬浸而吵愁怎氯水沙忘愁溶阅玛箕颧威汾女浴缴猿聘汗歼ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,56,谢谢大家,好奏屹么拴功症蒲衍遇佬珍唆讯幼突童郸官失蔽紊酥严滓谁折辱梁褒胃棘ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,57,晋柬有悍诸银蜗矮绷毫再将琶赛轻茧奋崇梗韧皇冬吾谤忽杖胞告却貉咏驶ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,58,抹瞳篮尧烷蔡炼抉踞踢腕系览丹惟驱萧青蒸琵兵硕早寄仪冻渠跑挥帅搭馆ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考ppt关于水工建筑物抗震设计的几点思考,