SDJ 21-1987 混凝土重力坝设计规范（试行）.pdf

1、中华人民共和国行业标准混凝土重力坝设计规范试行发布实施中华人民共和国水利电力部发布中华人民共和国行业标准混凝土重力坝设计规范试行主编单位水电十二工程局华东勘测设计院批准部门中华人民共和国水利电力部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水电规字第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年月日目次第一章总则第二章坝体布置

2、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二节溢流坝段第三节深式泄水孔的设计第四节泄水建筑物的水力设计第四章坝体断面设计第一节荷载及其组合第二节坝的应力计算第三节坝体抗滑稳定计算第五章坝基处理设计第一节一般规定第二节基础开挖第三节岩石固结灌浆第四节坝基防渗和排水第五节断层破碎带和软弱夹层处理第六章坝体构造第一节坝顶布置第二节坝内廊道及交通第三节横缝纵缝和水平施工缝第四节坝体止水和排水第五节坝体混凝土标号第七章温度控制及防止裂缝措施第八章观测设计第一节一般原则第二节一般性观测第三节专门性观测附录一泄水建筑物水力设计计算公式附录二荷载计算公式附录三用材料力学方法计算坝体应力附录四坝体混

3、凝土温度和温度应力计算基本符号混凝土重力坝设计规范试行第一章总则第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条本规范适用于大中型工程中岩基上的级混凝土重力坝指实体重力坝和宽缝重力坝的设计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

4、工建筑物抗震设计规范的要求第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以下中坝的高度为高坝的高度为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条混凝土重力坝的设计应符合下列要求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

5、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必须重视坝体防洪安全设计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

6、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混凝土重力坝设计规范试行第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水库运用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及定型尺寸运

7、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条凡符合以下情况之一应设泄水孔大型水库或高坝坝的下游有

8、重要城市重要粮棉基地大型企业铁路干线当地震设计烈度为度以上或坝基地质极为复杂时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有排沙要求经研究认为采用泄水孔泄洪有利有检修或特殊要求需降低或放空库水第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自然条件地形地质水文和泥沙情况等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闸门的工作

9、水头启闭机和坝体结构强度等第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能宣泄所承担的施工流量混凝土重力坝设计规范试行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打乱施工部署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条设于坝内的发电引水管道的进水口高程应根据水利动

10、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条第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

11、上游坝坡同时选择下游坝坡一般采用对横缝设有键槽进行灌浆的整体式重力坝可适当陡些第条坝顶高程应不低于水库静水位并应符合本规范第条的规定第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条宽缝重力坝的宽缝宽度一般为坝段总宽的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条设计宽缝重力坝的头部尺寸时应考虑下列因素改善头部应力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一般约为倍坝面作用水头并不得小于寒冷地区应适当加厚第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

12、件和特殊要求其最小厚度一般不小于寒冷地区应适当加厚第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混凝土重力坝设计规范试行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尾部一般用顶部垂直截面渐变坡度垂直高度与水平长度之比一般用第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

13、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常遇洪水位闸

14、门全开时不得出现负压校核洪水位闸门全开时出现的负压不得超过水柱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溢流坝上下游水流流态坝

15、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倍冰厚加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水深不得小于净空不得小于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混凝土重力坝设计规范试行第条溢流坝设计应参照本规范第和条的规定第三节深式泄水孔的设计第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

16、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

17、取最大流量时不掺气水深的孔顶为圆形时拱脚距水面的高度可取不掺气水深的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条规定并应尽量采用较大值第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

18、挡水之用第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条泄水建筑物的水力设计内容一般包括泄水包括施

19、工导流建筑物泄水能力的计算混凝土重力坝设计规范试行泄水建筑物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第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条泄水建筑物的消能防冲设计除应符合本规范第和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条挑流消能设计应考

20、虑下列事项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第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

21、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条底流消能设计应考虑下列事项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时不宜于池中设置消力墩施工残留于池中和尾坎下游回流范围内的石渣应予清除在寒冷地区辅助消能工冬季宜淹没在水下第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

22、虑下列各点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尾水淹没度可按倍跃后水深选用通常尾水深可略低于跃后水深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混凝土重力坝设计规范试行第条面流消能设计应考虑下列事项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面流流态变化复杂且不稳定应特别重视其对

23、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对通航河流应注意和改善其下游流态对航运的影响第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条消力戽消能设计应考虑下列事项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消力戽下游宜

24、设置导墙第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溢流坝面上和泄水孔内流速大于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

25、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条计算溢流坝边墙或导墙水面线当福氏数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的超高对非直线段宜适当增加第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

26、录一估算混凝土重力坝设计规范试行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坝体及其上永久设备的自重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泥沙压力相应于正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力冰压力土压力相应于设计洪水位时的动水压力其它出现机会较多的荷载二特殊荷载校核洪水位时的静水压力相应于校核洪水位时的扬压力相应于校核洪水位时的浪压力相应于校核洪水位时的动水压力地震荷载其它出现机会很少的荷载第条荷载组合设计混凝土重力坝时荷载

27、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规定进行计算必要时应考虑其它可能的不利组合第条作用于坝体上的荷载应按本规范第条至第条的规定进行计算公式见附录二第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施工详图阶段应由混凝土试验决定第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对于多泥沙河流应根据实际情况采用第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

28、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帐幕和排水的布置情况分别选用扬压力图形实体重力坝混凝土重力坝设计规范试行坝基设有防渗帷幕和排水孔时在坝踵处的扬压力为上游水深帷幕中心线上为排水孔线上为为上下游水位差坝趾处为下游水深其间均以直线连接图值根据坝基地质条件防渗帷幕和排水设施拟定通常值宜采用值宜采用表荷载组合荷载组合主要考虑情况荷载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附注基本组合正常蓄水位情况土压力根据坝体外是否填有土石而定下同设计洪水位情况冰冻情况静水压力及扬压力按相应冬季库水位计算特殊组合校核洪水位情况地震情况静水压力扬压力和浪压力按正常蓄水

29、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帷幕中心线上为坝趾处为其间均以直线连接图值宜采用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排水孔线上为坝趾处为其间均以直线连接图值宜采用坝基未设防渗帷幕和排水孔时在坝踵处为坝趾处为其间以直线连接图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

30、会高出下游水位时在坝踵处的扬压力为帷幕中心线上为排水孔线上为在距宽缝腔起点处为为宽缝部位坝体的宽度坝趾处为其间均以直线连接图值均分别与实体重力坝各种情况的采用值相同混凝土重力坝设计规范试行图实体重力坝坝基面扬压力图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值宜较上述数值适当提高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

31、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确定扬压力为两者之和其方向垂直于坝基面混凝土重力坝设计规范试行二作用于坝体内部的扬压力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在坝体排水管线上为当

32、计算截面在下游水位以上时取下同在下游坝面处为计算截面以上的下游水深其间均以直线连接值宜采用如未设坝体排水管时上图宽缝重力坝坝基面扬压力图值均分别与实体重力坝各种情况的采用值相同图实体重力坝坝体内部扬压力图游坝面处为下游坝面处为其间以直线连接图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值均宜采用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混凝土重力坝设计规范试行图宽缝重力坝坝体内部扬压力图排水系统和检查设施且各分缝间

33、止水可靠时可考虑排水对降低扬压力的影响第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

34、坝前不同水深条件用附录二中公式计算浪压力第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条冰压力冰压力可分为两种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

35、脉动压力和负压力可以不计第二节坝的应力计算第条坝的应力计算的主要内容一般包括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计算坝体削弱部位如孔洞泄水管道部位等的局部应力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需要时分析坝基内部的应力混凝土重力坝设计规范试行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干零计算时应计入扬压力在地震情

36、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的拉应力第条本规范第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式中作用于坝段上或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作用于坝段上或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坝段或坝长的坝基面截面积坝段或坝长的坝基面截面积对形心轴的惯性矩坝基面截面上

37、计算点到形心轴的距离第条混凝土重力坝坝体的应力应符合下列要求一运用期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坝面计算点的静水头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坝体最大主压应力应不大于混凝土的容许压应力值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坝体内一般不容许出现主拉应力但容许有以下例外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当溢流坝堰顶部位出现拉应力时可考虑配置钢筋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坝体任何截面上的主压应力应不大于混凝土的容许

38、压应力在坝体的下游面可容许有不大于的主拉应力第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混凝土重力坝设计规范试行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条和第条关于

39、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条溢流坝上闸墩强度的计算内容一般包括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对闸门槽和弧形闸门铰座等部位的强度进行核算必要时应核算闸墩的变位第条闸墩强度的计算应符合下列要求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

40、工钢筋混凝土结构设计规范的要求第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特殊组合情况下地震情况除外应不小于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天龄期的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

41、第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或抗剪断强度的计算公式进行计算抗剪强度的计算公式式中按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数按本规范第条规定采用坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数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混凝土重力坝设计规范试行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抗剪断强度的计算公式式中按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数按本规范第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坝基面截面积核算坝体抗滑稳定时可选用任一公式进行第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

42、系数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值第条坝体抗滑稳定

43、安全系数不应小于以下规定数值按公式计算时值按表采用按公式计算时值不分级别基本组合采用特殊组合采用特殊组合不小于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采用表抗滑稳定安全系数荷载组合坝的级别基本组合特殊组合第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条混凝土重力坝设计规范试行第五章坝基处理设计第一节一般规定第条混凝土重力坝的基础经处理后必须符合下列要求具有足够的强度以承受坝体的压力

44、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具有足够的抗渗性以满足渗透稳定的要求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

45、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

46、位应作适当处理第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根据基础受力扩散范围和防渗条件研究确定处理方式第条基础中存在的局部工程地质缺陷应结合基础开挖予以处理例如表层夹泥裂隙严重风化区及节理密集带等均宜挖除第条坝基开挖设计中应对爆破方式提出相应的要求保证基础不致受到破坏或产生不良的后果对易风化泥化的岩石应提出相应保护措施第三节岩石固结灌浆第条坝基固结灌浆的设计应根据基础的工程地质条件结合坝高并参照水泥灌浆试验资料确定混凝土重力坝设计规范试行基础岩石张开裂隙发育或有松软充填物且

47、具有可灌性时应根据坝高在坝基范围内进行固结灌浆并应根据坝基应力及地质条件向坝基外上下游及宽缝重力坝的宽缝部位适当扩大处理范围防渗帷幕上游的坝基宜进行固结灌浆断层破碎带及其两侧影响带部位应适当加强固结灌浆基础下埋藏的溶洞溶槽等除必要的部位进行回填处理外应对其顶部及周围岩石加强固结灌浆第条固结灌浆孔的孔距排距应根据地质条件并参照灌浆试验确定一般为固结灌浆孔的孔深应根据坝高和地质条件确定一般为局部地区及坝基应力较大的高坝基础必要时可适当加深帷幕上游区宜配合帷幕深度确定一般采用岩溶地区宜视溶洞溶槽埋藏深度及坝基应力情况确定第条固结灌浆孔通常布置成梅花形或方格状对于较大的断层和裂隙应专门布孔固结灌浆孔的

48、方向应根据主要裂隙产状结合施工条件确定使尽量穿过较多的裂隙第条帷幕上游区的固结灌浆应在基础部位混凝土浇筑后进行其它部位的固结灌浆也宜按这种方式进行灌浆压力在不掀动基础岩石的原则下应尽量取较大值一般无混凝土盖重时为有盖重时为视盖重厚度而定对缓倾角层面发育的基岩其灌浆压力应进行试验确定第四节坝基防渗和排水第条混凝土重力坝基础的防渗和排水设计应以坝区的工程地质水文地质条件和灌浆试验资料为依据并结合坝高综合考虑防渗和排水的相互关系确定相应的措施第条坝基及两岸的防渗措施一般采用水泥灌浆必要时可采用化学材料灌浆经研究论证亦可采用混凝土齿墙防渗墙或水平防渗铺盖等措施在多泥沙河流上经论证淤积物的渗透系数及坝上

49、游的淤积厚度能符合设计要求确保防渗作用时设计中可考虑其效果岩溶地区如帷幕轴线上存在有连通坝基上下游的溶洞当埋藏不深或施工条件许可时可采取开挖回填混凝土的防渗措施对大中型工程或高坝应事先进行帷幕灌浆试验在施工过程中均应根据钻孔灌浆资料补充修改防渗帷幕设计主帷幕应在水库蓄水前完成第条防渗帷幕应符合下列要求减少坝基和绕坝渗漏防止其对坝基及两岸边坡稳定产生不利影响防止在软弱夹层断层破碎带岩石裂隙充填物以及抗水性能差的岩层中产生管涌在帷幕和坝基排水的共同作用下使帷幕后坝基面渗透压力降至允许值以内具有可靠的连续性和足够的耐久性第条防渗帷幕的深度应遵守下列规定当坝基下存在明显的相对隔水层时一般情况下防渗帷幕应伸入到该岩层内不同坝高的相对隔水层的单位吸水量值标准见本规范第条当坝基下相对隔水层埋藏较深或分布无规律时帷幕深度应符合本规范第条的要求并参照渗流计算和已建工程经验研究确定通常可在倍坝高范围内选择岩溶地区的帷幕深度应根据溶洞及渗漏通道的分布情况和防渗要求确定混凝土重力坝设计规范试行两岸坝头部位防渗帷幕伸入岸坡内的范围深度以及帷幕轴线的方向应根据工程地质水文地质条件确定并应与河床部位的帷幕保持连续性