1、中华人民共和国行业标准水工建筑物抗震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水工建筑物抗震设计规范试行主编单位中国科学院水利电力部水利水电科学研究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水工建筑物抗震设计规范的通知水电规字第号根据国家基本建设委员会年的通知水利水电科学研究院原部科学研究所会同有关设计科研和高等院校等八个单位组成编制组编制了水工建筑物抗震设计规范经有关部门会审现批准该规范颁发试行各单位在试行过程中有何意见请告水利水电科学研究院和规划设计管理局年月日目次说明第一章总则第二章场地和地基第三章抗震计算第四章抗震结构及工程措施附
2、录一关于地基中可能发生液化的土层和软弱粘性土层的评价方法附录二确定地震荷载及内力的一般方法附录三土坝堆石坝抗震稳定计算和抗剪强度指标选择附录四压力管道进水塔排架和闸顶机架的地震加速度分布系数附录五混凝土拱坝的地震惯性力系数及分布系数附录六混凝土拱坝进水塔的地震动水压力计算附录七基本符号说明本规范是根据国家基本建设委员会建革设字第号通知和水利电力部下达的任务编制的编制工作的指导思想是在毛主席无产阶级革命路线指引下贯彻独立自主自力更生艰苦奋斗勤俭建国和地震工作要以预防为主的方针坚持实践第一调查研究走群众路线开展科学研究认真总结建国以来多次强烈地震的抗震经验并吸取国外的有益经验本规范根据我国的具体情
3、况提出了抗震设防要求在动力理论基础上采用简化的拟静力法确定地震荷载并对水工建筑物的场地选择地基抗震和抗震结构及工程措施等均作了相应的规定参加本规范编制组工作的有水利水电科学研究院水电部第四工程局第十三工程局东北勘测设计院和广东省水电局勘测设计院北京市水利气象局勘测设计处大连工学院和华北水电学院此外北京大学数学系吉林大学数学系广东省地震局和中国科学院地质研究所等单位分别承担了部分计算和专题报告的编写工作云南省电力局设计院也参加了部分工作本规范中抗震计算和抗震结构及工程措施适用于下列水工建筑物一碾压式土坝和堆石坝二混凝土重力坝包括大头坝和混凝土拱坝三水闸四其它建筑物进水口建筑物水工隧洞水电站压力管
4、道水电站厂房水下部分由于对水工建筑物的抗震还研究得不够不少问题尚待今后在实践中不断研究总结在本规范试行过程中请各单位结合工程实际加强抗震科研工作认真总结经验注意积累资料以便于今后修订中国科学院水利电力部水利水电科学研究院年月水工建筑物抗震设计规范试行第一章总则第条水工建筑物抗震设计必须贯彻鼓足干劲力争上游多快好省地建设社会主义总路线执行以预防为主的方针保障人民生命财产和工农业生产的安全建筑物的抗震设计要求能抗御设计烈度的地震如有轻微震害经一般处理仍可正常运用第条水工建筑物抗震设计一般采用基本烈度作为设计烈度对于级挡水建筑物应根据其重要性和遭受震害的危害性可在基本烈度基础上提高一度对其它特殊情况
5、需要采用较基本烈度为高的设计烈度时应经国家基本建设委员会或水利电力部批准注需要考虑施工期和空库情况的地震作用时可比设计烈度降低一度进行抗震设计第条本规范适用于设计烈度为度的水工建筑物的抗震设计抗震设计一般包括抗震计算和采取抗震结构及工程措施对级水工建筑物可结合本地区的具体条件着重于采取抗震结构及工程措施对级水工建筑物宜根据需要进行动力分析和试验研究加以校核并提出设置地震加速度仪等进行观测的要求对设计烈度高于度的水工建筑物应进行专门研究注设计烈度为度时可不进行抗震计算但对重要建筑物仍须参照本规范采取适当的抗震结构及工程措施第条抗震设计的主要要求是一结合抗震要求选择有利的工程场地和地基二选择安全经
6、济合理的抗震结构方案和工程措施注意结构的整体性和稳定性改善结构的抗震薄弱部位力求建筑物体形简单避免突变减少应力集中等三在设计中提出保证施工质量和加强管理运用的要求四要考虑地震后便于对遭受震害的建筑物进行检修对于重要水库应设置泄水底孔隧洞等保证必要时能较快地降低库水位第条按本规范进行水工建筑物抗震设计时尚应符合现行有关标准规范的要求第二章场地和地基第一节场地第条水工建筑物的场地选择应根据区域构造和历史地震资料通过地震地质调查和工程地质勘察按构造活动性场地土和地形地貌条件进行综合评价应尽量选择对建筑物抗震相对有利地段避开不利地段未经充分论证不得在危险地段进行建设注对抗震相对有利地段一般是指坝闸区库
7、区及其邻近无晚近期活动性断裂地质构造相对稳定同时地基为比较完整的岩体和密实土层岸坡稳定条件较好对抗震不利地段一般是指库区及其邻近地质构造复杂有晚近期活动性断裂坝闸区有可能发生液化的土层或软弱粘性土层分布岸坡稳定条件较差对抗震危险地段一般是指坝闸区地质构造复杂有晚近期活动性断裂有可能伴随强震产生地震断裂或地震时库区和坝闸区的岸坡可能产生大规模塌滑威胁建筑物安全而又难以处理者第条在兴建高水头大水库时如库区地质构造复杂并有晚近期活动性断裂分布应研究产生诱发地震的可能性对产生诱发地震可能性较大的水库应尽量在蓄水前由有关部门设地震台进行监视水工建筑物抗震设计规范试行第条在岩体结构复杂有软弱结构面分布的高
8、山峡谷区兴建水工建筑物时必须查明在设计烈度下库坝区可能产生塌滑的岸坡的分布估计可能的危害程度提出处理措施对难以处理者应尽量避开第二节地基第条水工建筑物地基的抗震设计应联系上部建筑物的型式荷载水力和运行条件以及地基的工程地质和水文地质条件进行综合研究对于坝闸等挡水建筑物的地基和岸坡应要求在地震作用下不发生滑动破坏和渗透破坏避免产生影响建筑物使用的有害变形第条对挡水建筑物的地基和岸坡中的断裂破碎带及层间错动等软弱结构面特别是缓倾角夹泥层和可能发生泥化的岩层应根据其产状埋藏深度边界条件物理力学性质以及建筑物的设计烈度论证其在地震作用下的抗滑稳定性和变形采取必要的措施保证工程的安全第条对于土基中可能发
9、生液化的土层和软弱粘性土层可参照附录一进行评价并查明其分布范围分析其危害程度对于土坝和水闸等挡水建筑物的地基可按第条和第条根据不同情况采取相应的处理措施第条对挡水建筑物地基和岸坡的防渗结构如灌浆帷幕防渗墙截水槽防渗铺盖等和它的连接部位以及排水反滤结构等应采取措施防止地震时产生危害性裂缝而引起扬压力增大浸润线抬高渗漏量增大或发生集中渗流管涌流土等险情第条对岩土性质厚度等在水平方向变化很大的不均匀地基应采取措施防止地震时产生较大的不均匀沉陷和集中渗漏并注意提高上部建筑物对地基不均匀沉陷的适应性第三章抗震计算第一节计算原则第条水工建筑物的抗震计算包括抗震稳定计算和抗震强度计算对各类挡水建筑物及其地基
10、均应进行抗震稳定计算对各类混凝土结构钢筋混凝土结构和钢结构等均应进行抗震强度计算第条水工建筑物抗震计算所考虑的地震荷载一般应包括建筑物自重及建筑物上荷重产生的地震惯性力地震引起的动水压力和动土压力地震惯性力动水压力和动土压力等地震荷载的计算见本章第二三四各节确定地震荷载后进行抗震计算地震荷载的动力分析一般方法可参见附录二注对高度超过的坝应进行动力分析地震浪压力和地震对扬压力淤沙压力的影响一般可以不计但计算动水压力时建筑物前水深应包括淤沙深度淤沙问题特别严重时应作专门研究土坝堆石坝的抗震稳定计算中一般不计动水压力第条水工建筑物的地震荷载一般只考虑水平向地震作用设计烈度为度的级挡水建筑物除单曲拱坝
11、外应同时计入水平向和竖向地震惯性力当同时计入水平向和竖向地震惯性力时按第条计算竖向地震惯性力并乘以的耦合系数竖向地震作用下的动水压力一般可以不计第条对土坝堆石坝混凝土重力坝地震惯性力的计算一般只考虑顺河流方向的地震水工建筑物抗震设计规范试行作用对混凝土大头坝可不对垂直河流方向的地震作用进行整体抗震计算但应采取措施以保证坝体具有足够的侧向刚度对拱坝应考虑顺河流方向和垂直河流方向的地震作用分别进行计算其地震应力按平方和的开方进行组合对闸墩进水塔闸顶机架等机构应沿两个主轴方向分别进行计算第条当进行土坝堆石坝混凝土坝水闸压力管道和进水塔的抗震计算时上游水位一般采用正常蓄水位但对土坝和堆石坝的上游坝坡应
12、根据运用条件选用对坝坡抗震稳定最不利的水位坝内流网可按相应水位的稳定渗流考虑土坝和堆石坝的上游坝坡如需考虑库水位骤降时的抗震稳定一般将地震荷载和常遇的水位骤降幅度相组合第条除了窄河谷中横缝经过灌浆的重力坝外重力坝包括大头坝土坝堆石坝一般按单位宽度或单个坝段进行抗震计算第条对级水工建筑物土坝和堆石坝的抗震稳定安全系数不应低于表所列数值考虑库水位骤降条件时不得低于各类混凝土结构应符合各有关规范中特殊荷载组合情况的要求级水工建筑物的抗震稳定安全系数不得低于注计算级混凝土重力坝包括大头坝的抗震稳定安全系数时采用不考虑粘着力的公式表土坝堆石坝抗震稳定安全系数建筑物级别安全系数第条土坝堆石坝抗震稳定计算和
13、抗剪强度指标选择可参见附录三第条抗震强度计算中的安全系数应按有关规范中特殊荷载组合情况采用混凝土的允许应力可比静荷载情况适当提高但不超过重力坝包括大头坝在抗震强度计算中允许出现瞬时拉应力但需核算仅由地震荷载引起的拉应力混凝土的抗拉安全系数不应小于第二节地震惯性力第条土坝堆石坝水闸闸墩压力管道进水塔排架闸顶机架沿高度作用于质点的水平向地震惯性力按下式计算式中水平向地震系数为地面水平最大加速度的统计平均值与重力加速度的比值按表采用表水平向地震系数设计烈度综合影响系数取地震加速度分布系数按表采用集中在质点的重量第条混凝土重力坝包括大头坝的水平向总地震惯性力按下式计算式中地震惯性力系数按表采用产生地震
14、惯性力的建筑物总重量水工建筑物抗震设计规范试行沿建筑物高度作用于质点的地震惯性力为式中地震惯性力分布系数按表采用建筑物计算质点总数表地震加速分布系数碾压式土坝堆石坝竖向水平向水闸闸墩竖向水平向顺河流向垂直河流向注压力管道进水塔排架和闸顶机架的地震加速度分布系数可按附录四采用地基岸坡和水闸墩底以下部分取岸边溢洪道的闸墩和垂直河流向地震作用下的坝上闸墩可按水闸闸墩计算建筑物总高度第条混凝土拱坝的水平向总地震惯性力及其在坝体的分布按式计算其地震惯性力系数及分布系数可按附录五采用一般不对称河谷的拱坝可近似地对左右半拱坝分别按式进行计算作用于左右半拱坝上的垂直河流向地震惯性力互为反向按式对半拱坝进行计算
15、对严重不对称空腹或大孔口拱坝等特殊坝型的地震惯性力和动水压力以及设计烈度为度的级双曲拱坝的竖向地震惯性力均宜作专门研究第条土坝堆石坝混凝土重力坝包括大头坝和水闸闸墩的竖向地震惯性力应分别按相应的水平向地震惯性力算式和以竖向地震系数代替进行计算水工建筑物抗震设计规范试行表地震惯性力系数及地震惯性力分布系数竖向水平向注需要计算地基的地震惯性力时按式计算此时为地基的水平向总地震惯性力为所考虑的那部分地基总重量其值取计算溢流坝的时坝高应算至闸墩顶第三节地震动水压力第条在水平向地震作用下混凝土重力坝包括大头坝直立坝面水深处的地震动水压力按下式计算式中水深处的地震动水压力分布系数按表采用表水深处地震动水压
16、力分布系数水的容重水深单位宽度的总地震动水压力为其作用点位置自水面算起为水深处以上单位宽度地震动水压力合力及其作用点位置见图对于倾斜的迎水面按式计算动水压力时应乘以折减系数为建筑物迎水面与水平面的夹角当迎水面有折坡时若水面以下直立部分的高度等于或大于水深一半可近似取作直立面否则可近似取水面点与坡脚点的连线代替坡度对于宽高比小于的梯形或三角形河谷按式计算动水压力时可乘以折减系数式中河谷在水面处的宽度注坝体上下游面的地震动水压力均垂直于坝面水工建筑物抗震设计规范试行图水深处以上地震动水压力合力及其作用点位置第条混凝土拱坝进水塔的地震动水压力可按附录六所列公式计算第条闸墩和坝闸上闸门的动水压力可近似
17、按第条计算第四节地震动土压力第条水平向地震作用下的总土压力包括静土压力和动土压力可按下式计算式中和分别对应于主动和被动土压力地震动土压力系数按表采用土的内摩擦角静土压力表地震动土压力系数填土坡度动土压力主动被动注填土坡度在表列角度之间者可内插第四章抗震结构及工程措施第一节碾压式土坝和堆石坝第条对坝基中地震时可能发生液化的土层或淤泥淤泥质土软粘土等土层应尽量挖除埋藏深厚度大不易挖除时应采取其它工程措施对地震时可能发生液化的土层可采取人工密实围封盖重等措施对相对不透水层中地震时可能发生液化的饱和砂夹层或透镜体可结合排水减压措施设置砂井或减压井对淤泥淤泥质土软粘土等软弱土层可采取砂井排水放缓坝坡上下
18、游压重等措施第条饱和土的抗震性能较非饱和土为差在设计中应采取措施改善坝体和坝基的防渗和排水条件降低坝体浸润线均质土坝宜采用水平褥垫排水或竖向排水等措施不宜采用暗管排水坝基为强透水层时宜采用垂直防渗措施当坝基出现有害的承压水时应采取排水减压措施第条应选择抗震性能较好的土料筑坝均匀的中砂细砂粉砂和粉土等不宜作为坝体水工建筑物抗震设计规范试行材料当必须采用上述材料时应限于在设计烈度为度的级土坝坝体的干燥区中使用第条为提高坝的抗震能力应加强坝体填土的压实根据土料性质碾压试验工程重要性和设计烈度提出坝体各种料物的压实标准要求在地震作用下不出现孔隙水压力显著增大或液化粘性土和砾质土的压实其压实度要求级坝应
19、不低于级坝应不低于粘粒含量小于的轻壤土轻粉质壤土砂壤土粉质砂壤土等填筑在浸润线以下时还应保证其饱和含水量小于倍液限无粘性土的压实一般要求浸润线以上的相对密度不低于浸润线以下的相对密度不低于对于砂砾料当其大于的粗料含量小于时应保证细料的相对密度满足前述要求砂砾料和砾质土等应按以上压实要求分别提出不同粗料含量的压实干容重具体指标施工时必须碾压均匀保证达到设计要求对两种坝料的接合面坝顶和边坡附近等处的填土更应仔细压实填筑在级坝浸润线以下的无粘性土特别是坝的上游坝壳和保护层应尽量用振动碾压实第条土坝和堆石坝的防渗体抗震的主要要求是一宜采用抗震性能和渗透稳定性较好的土料如粘土重壤土重粉质壤土和级配良好的
20、含砾粘性土等当设计烈度为度时不宜采用刚性心墙和刚性斜墙二应适当加大防渗体厚度特别是地震时容易发生裂缝的坝体顶部坝与岸坡基岩或混凝土等刚性建筑物的连接部位三应在防渗体上下游面设置反滤层和过渡层一直延伸到防渗体顶部并适当加厚第条土坝和堆石坝的防渗体同岸坡的接合面不宜过陡并避免反坡和突然变坡其变坡角应小于度土坝堆石坝与混凝土坝的连接可采用插入式侧墙式或经过论证的其它连接方式插入式连接应保持混凝土坝或混凝土齿墙顶部插入心墙内的长度不小于连接段坝上下游最大水位差的半倍侧墙式连接应保持土坝堆石坝与侧墙接合面的坡度不陡于侧墙应设置一至数道齿槽或齿墙适当加大心墙的断面以延长渗径土坝堆石坝与岸坡或混凝土等刚性建
21、筑物接合处应仔细夯实防渗体在距接合面一定宽度范围内应选用粘性较大的土料控制填土含水量稍高于最优含水量第条对级土坝和堆石坝不宜在坝下埋设输水管以免地震时管道断裂危及坝的安全必须在坝下埋管包括廊道时应将管道建在基岩或坚硬土层上注意提高其结构的抗震能力做好接头的连接和伸缩缝的止水接头和伸缩缝处应设置反滤层在防渗范围内应设置足够的截流环管道周围的填土应仔细压实管道的控制闸门应尽量位于进水口或防渗体前端级坝不得采用浆砌石管道第条确定安全超高时应包括地震涌浪高度一般地震涌浪高度可根据设计烈度和坝前水深采用用正常蓄水位加安全超高校核坝顶或防浪墙顶的设计高程防止地震涌浪漫坝设计烈度为度时应考虑坝和地基在地震作
22、用下的附加沉陷根据填土质量和地基覆盖层的厚度和性质适当加大预留沉陷高对库区内可能因大体积坍岸和滑坡而形成的涌浪应进行专门研究水工建筑物抗震设计规范试行第二节混凝土坝第条应注意提高地基处理质量以改善坝的抗震性能浇筑坝体混凝土前必须认真清基并处理地基中的断裂破碎带软弱夹层等薄弱部位适当提高底部混凝土标号加强混凝土与基岩的结合强度级坝宜根据坝址地质条件和坝高在坝基一定范围内做好坝底接触灌浆和固结灌浆对于节理发育的地基宜适当增加固结灌浆的深度建在非岩基上的混凝土坝地基处理可参照第条规定第条应注意保证混凝土的浇筑质量加强温度控制和养护或采取其它必要措施尽量减少表面裂缝的发生和注意避免扩展以防止受震后产生
23、危害性裂缝在地震时出现拉应力的部位应特别认真做好施工缝的处理第条坝内引水和泄水管道宜设置在应力较小的部位并避免过多地削弱水平截面的刚度坝内孔口和廊道易发生裂缝在其拉应力区和连接段宜适当增加布筋防止受震后裂缝的发生和扩展第条重力坝包括大头坝坝体的重量刚度和纵向地形地质条件等突变的部位均宜设置横向结构缝选用能适应较大变形的接缝止水型式和材料重要工程的止水应适当加强以免强震时坝体变形大而遭受损坏在设计上还应考虑震后便于修复重力坝宜做横缝键槽设计烈度为度的级坝可在蓄水后进行横缝灌浆根据具体情况考虑将全坝或部分连成整体第条重力坝包括大头坝坝体顶部是抗震薄弱部位宜适当增大刚度提高顶部混凝土标号力求减轻重量
24、避免坝顶过于偏向上游和单薄的突出部分顶部折坡宜取弧形坝面和坝墩顶部的几何形状宜尽量平缓避免突变以减少应力集中第条应从结构上加强大头坝的整体性使具有足够的侧向刚度下游面应连成整体或采用双支墩形式各坝段的大头间应保持足够的接触面并设置键槽必要时对设计烈度为度的工程可部分或全坝进行横缝灌浆使互相靠紧或设置留有足够排水通道的底板第条坝顶上的附属结构应力求轻型简单和整体性好具有足够的强度并尽量降低其高度应注意加强溢流坝段顶部交通桥等结构的连接部位防止受震脱落例如设置挡铁将大梁钢筋与闸墩或坝体连接等并考虑增加闸墩侧向刚度的措施第条应注意拱坝两岸坝头岸坡的抗震稳定性避免两岸岩性相差太大或座落在比较单薄的山头
25、上严格控制顶部拱座与岸坡接触面的施工质量必要时采取加厚拱座深嵌锚固等措施第条拱坝顶部中间部位宜采取加强措施例如提高混凝土标号加强顶部刚度认真做好接缝灌浆等双曲拱坝向上游的倒悬度不宜过大第条为便于震后检查和必要时进行修复加固可在坝体底部的上游设灌浆廊道或有一定净空的空腔下游面离坝顶约坝高处设坝后桥大头坝和宽缝坝下游面留足够的交通孔洞和排水通道等第三节水闸第条对闸基中地震时可能发生液化的土层或淤泥淤泥质土软粘土等软弱土层应尽量挖除如果埋藏深厚度大不易挖除时应采取其它工程措施级水闸宜采用桩基水工建筑物抗震设计规范试行对地震时可能发生液化的土层还可采用围封和人工密实等办法处理围封处理可结合闸基防渗措施
26、采用板桩或就地浇筑混凝土截墙人工密实可根据不同土质和具体条件采用打挤压桩深层爆炸表面夯实振冲器振密等方法淤泥淤泥质土软粘土等还可采用预压加固处理护坦消力池海漫等部位地基中浅层出露的容易液化土层除按上述方法处理外还应注意做好反滤层和沉陷缝建在岩基上的水闸地基处理可参照第条规定第条闸室结构的布置要力求匀称增强整体性采用刚度大的结构型式设计烈度为度的级建筑物的主要承重部位应采用钢筋混凝土结构软基上的水闸闸室宜采用钢筋混凝土整体结构分缝应尽量设在闸墩上止水应选用耐久并能适应较大变形的型式和材料关键部位的止水缝应有加强措施第条应注意提高边墩及岸坡的稳定性防止地震产生河岸变形及附加侧向荷载而引起的闸孔变形
27、应适当降低墩后填土高度避免在边墩附近建造房屋或堆放荷重第条应从闸门启门机的选型和布置方面设法降低机架桥的高度减轻机架顶部的重量机架桥宜做成框架式结构注意做好机架柱与闸墩和桥面结构的连接在连接部位应增加抗地震力的抗剪钢筋机架柱与桥面结构可采用螺栓连接机架柱上端柱顶范围内箍筋应加密第条当采用铺盖防渗时级水闸的上游宜采用混凝土结构并适当布筋做好分缝止水级以下水闸的上游可采用粘土等作防渗铺盖应注意做好水闸下游的排水措施使有效地排除闸底和两岸绕渗水流第四节其它建筑物第条进水口建筑物的结构形式以井式或斜卧式的抗震性能为好在整体性方面塔筒式较框架式为好对于框架式进水塔连接点和支撑应有足够的强度和刚度以保证框
28、架结构的整体作用尽量减轻顶部机房重量力求结构简单应做好进水口建筑物顶部与交通桥的连接和进水塔与引水道间的止水对级进水口建筑物必须设置事故闸门备震后检修之用进口门槽上部应设置不影响通风的挡板防止地震时零星碎物掉入门槽影响闸门启闭第条隧洞洞线应尽量避开晚近期活动性断裂和浅薄的山嘴设计烈度为度时不宜在地形陡峭岩体风化裂隙发育的山体中修建大跨度傍山隧洞隧洞进出口段容易遭到地震破坏应尽量布置在地质条件良好的地段并采用钢筋混凝土衬砌适当增加纵向分布钢筋对洞口不能避开的风化岩脉破碎带松软岩层崩塌滑坡等应采取工程措施例如适当放缓洞口劈坡对风化岩面采取喷浆锚栓混凝土或浆砌石护面等防护措施必要时可将进出口洞身适当
29、向外延伸对隧洞断面突变的连接段分叉段围岩性质突变部分或不对称不规则断面等处的衬砌要提高材料的强度适当分缝缝的结构应有较好的抗震性能认真做好回填灌浆和固结灌浆第条水电站压力管道的管线应尽量选择良好的地基不宜敷设在高坎深坑崩塌滑坡等地段避免水平向或竖向的急剧转弯有条件时宜采用埋藏式管道设计烈度为度的大中型水电站压力管道宜采用钢管并应设置快速闸门管道的镇墩和支座位于非岩石地基上时应埋入坚硬土层并适当加大断面以减少管道在地水工建筑物抗震设计规范试行震时的附加沉陷在镇墩的应力集中处应增加钢筋钢筋混凝土压力管道以及下列所述部位的压力钢管都不宜采用刚性接头地基岩性差异较大的地段急转弯的前后部分与建筑物连接的
30、部位第条水电站厂房的水下部分应保证满足防渗排水的要求止水宜采用抗震性能较好的材料和形式厂房发电机层的风道和机墩连接处宜适当增加布筋避免因结构刚度有突变和温度应力较大而在地震时出现环向裂缝水工建筑物抗震设计规范试行附录一关于地基中可能发生液化的土层和软弱粘性土层的评价方法一地震时可能发生液化的土层地震时地基发生液化破坏是地基中的饱和土层在地震动力作用下由于颗粒骨架结构趋于振密而引起孔隙水压力暂时显著增大使建筑物地基失稳或产生较大变形包括流动的现象较常发生在饱和无粘性土和少粘性土中这与土层的天然结构颗粒组成松密程度地震前和地震时的受力状态边界条件和排水条件以及地震历时等有关由于因素复杂不易用简单指
31、标加以概括重要工程一般需进行专门试验研究和分析对地震惯性力的计算应与所采用的液化试验条件和分析方法相适应不能直接采用第条中所规定的和的数值下面是地震时地基液化宏观现象中出现较多的一些土层指标范围供评价时参考土类范围地震时常见的发生液化的土类为粘粒粒径小于含量小于少数可到的饱和土主要包括粘粒含量小于的饱和砂土以中砂细砂极细砂为多粉砂粉土和粘粒含量大于的饱和砂壤土粉质砂壤土轻壤土轻粉质壤土等其中塑性指数的可统称为无粘性土的可统称为少粘性土但是上述饱和土类在地震时是否会发生液化还须参考下列判别指标来评价下列判别指标只是一种粗略估计调查数据大都来源于深度小于的土层在实际应用中也可另作专门试验研究或借鉴
32、当地实际地震经验饱和无粘性土的判别指标标准贯入试验击数参照工业与民用建筑抗震设计规范一对于深度处的饱和砂土当其值小于按下式算出的值时认为是可液化的附式中饱和砂层所处深度地面到地下水位的距离当时的砂土液化临界贯入击数设计烈度度时为度时为度时为根据水工建筑物抗震设计的具体情况建议当时采用的计算值当进行标准贯入试验时的地面高程和地下水位在建筑物建成和正常运用后有较大改变时值可按与成正比关系换算注式附只适用于小于的饱和砂层附表饱和砂土地震时可能发生液化的相对密度值设计烈度注设计烈度为度时相对密度当饱和砂土的相对密度值小于附表中的数值时认为地震时可能发生液化饱和少粘性土的判别指标对于塑性指数的饱和少粘性
33、土当其饱和含水水工建筑物抗震设计规范试行量面时为液限含水量或液性指数时认为地震时可能发生液化二软弱粘性土层抗剪强度低灵敏度高压缩性大的饱和软弱粘性土层在地震作用下颗粒间的微弱结构被扰动而引起抗剪强度降低和压缩性增大使建筑物地基滑动或产生较大的变形重要工程一般需进行专门试验研究和分析下列指标供综合评价参考液性指数无侧限抗压强度标准贯入试验击数灵敏度注软弱粘性土层一般包括淤泥淤泥质土和软粘土淤泥的主要指标为天然孔隙比淤泥质土的主要指标为软粘土的主要指标为附录二确定地震荷载及内力的一般方法一作用在质点的振型沿方向地震荷载按下式确定附式中相应于结构振型自振周期的地震加速度反应谱值按实际地震加速度记录或
34、选定的设计反应谱曲线如附图求得最大地震加速度反应谱值在阻尼比为时取地震主震周期与地基类别有关岩石地基取一般非岩性地基取软弱地基取附图设计反应谱曲线水工建筑物抗震设计规范试行是振型的振型参与系数附式中分别为结构振型质点的相对位移沿方向地震作用方向和垂直于迎水面方向的分量分别为作用在质点的振型地震动水压力沿方向和地震作用方向的分量代表质点的迎水面分块面积二由地震荷载产生的结构内力可按下式确定附式中由振型地震荷载产生的结构内力三校核抗震稳定作用在建筑物上的地震总惯性力可按下式确定附附录三土坝堆石坝抗震稳定计算和抗剪强度指标选择一抗震稳定计算圆弧滑动适用于均质土坝和厚心墙厚斜墙坝级坝宜用下式计算抗滑稳
35、定安全系数附式中圆弧半径滑动体条块宽度条块底面中点切线与水平线的夹角坝坡外水位高出条块底面中点的距离水的容重稳定渗流在条块底面中点产生的孔隙水压力由流网确定条块在坝坡外水位以上部分的实重条块在坝坡外水位以下部分的浮重作用在条块重心处的水平向地震惯性力即条块实重乘条块重心处的作用在条块重心处的竖向地震惯性力即条块实重乘条块重心处的其作用方向可向上或向下以不利于稳定的方向为准水平向地震惯性力对圆心的力矩土体在地震作用下的凝聚力和摩擦角级坝可采用下列简化方法附水工建筑物抗震设计规范试行式中条块在浸润线以上部分的实重条块在浸润线以下部分的浮重折线滑动适用于薄心墙和薄斜墙坝可用数解法或图解法计算安全系数
36、表面滑动适用于无砌体保护的砂砂砾或堆石填筑的干坡按下式计算安全系数附式中计算点坝坡的水平坡率砂砂砾堆石的摩擦角或休止角竖向地震惯性力的作用方向向上为向下为以不利于稳定的方向为准按式附算得的安全系数比圆弧滑动或折线滑动的安全系数低建议对级坝可作为圆弧或折线滑动方法的校核其最小安全系数应不低于二抗剪强度指标选择原则上应通过动力试验测定土体在地震作用下的抗剪强度特别是级坝应创造条件测定动力强度无动力试验设备时可参照以下建议选用静力抗剪强度指标压实粘性土采用三轴饱和固结不排水剪测定强度根据总应力强度和有效应力强度按下述原则确定强度指标取取如用直剪仪测定强度采用饱和固结快剪强度指标紧密的砂砂砾采用直剪固
37、结快剪强度指标乘以附录四压力管道进水塔排架和闸顶机架的地震加速度分布系数压力管道进水塔排架和闸顶机架的地震加速度分布系数按附表采用附表地震加速度分布系数压力管道顺轴向垂直轴向进水塔排架进水塔水平向排架水平向水工建筑物抗震设计规范试行续表闸顶机架顺河流向垂直河流向注计算压力管道镇墩的地震惯性力时取管道支承点间的长度附录五混凝土拱坝的地震惯性力系数及分布系数混凝土拱坝的水平地震惯性力沿径向作用于坝体其地震惯性力分布系数按下式确定顶拱的见附表附表拱坝地震惯性力系数及顶拱地震惯性力分布系数垂直河流向地震注拱坝重力墩的地震惯性力计算参照重力坝需要计算拱座地基的地震惯性力时按式计算此时为地基的总地震惯性力
38、为所考虑的那部分地基总重量其值取附式中沿拱圈所取断面与拱中心线夹角高程处拱圈半中心角计算断面高度自坝底算起坝高参数对顺河流向地震对重直河流向地震水工建筑物抗震设计规范试行附录六混凝土拱坝进水塔的地震动水压力计算一在水平地震作用下混凝土拱坝地震动水压力可按下式进行计算附式中拱冠梁顺河流向地震和断面垂直河流向地震上水深处地震动水压力分布系数按附表采用地震动水压力沿拱圈的分布系数对顺河流向地震对垂直河流向地震值按附表采用以拱中心线为界两侧值取相反符号其作用方向与惯性力同附表水渠处地震动水压力分布系数附表地震动水压力沿拱圈分布系数二进水塔周围有水时其地震动水压力按下列各式计算对于圆形断面附附沿地震方向
39、作用于断面单位高度上的地震动水压力合力为附作用于建筑上的总地震动水压力为附其作用点位置自水面算起为上列式中与地震作用方向成交角的断面上地震动水压力与地震作用方向成交角的断面上地震动水压力建筑物断面正对地震作用方向的宽度圆断面的直径或矩形断面的边长水深处的地震动水压力分布系数按附表采用水工建筑物抗震设计规范试行附表水深处地震动水压力分布系数注如塔内同时有水时可近似地将动水压力增加一倍当时宜作专门计算对于矩形断面上的动水压力视为均匀分布式附附须乘以圆形矩形断面的动水压力分布见附图附图动水压力分布三刚性建筑物例如紧靠河岸的深埋进水口建筑物等的地震动水压力可按下式计算附附录七基本符号荷载和内力建筑物总
40、地震惯性力沿建筑物高度作用于质点的地震惯性力直立坝面单位宽度或进水塔的总地震动水压力水深处单位宽度的地震动水压力合力水深处以上单位宽度的地震动水压力合力水深处的地震动水压力与地震方向成交角的断面上地震动水压力与地震方向成交角的断面上地震动水压力作用在质点的振型地震动水压力作用在质点的振型地震动水压力沿地震作用方向的分量作用在质点的振型地震动水压力沿方向的分量水平地震总土压力静土压力作用在质点的振型沿方向的地震荷载地震荷载产生的结构内力水工建筑物抗震设计规范试行由振型地震荷载产生的结构内力作用在土坝堆石坝滑动体条块重心处的水平向地震惯性力作用在土坝堆石坝滑动体条块重心处的竖向地震惯性力水平向地震
41、惯性力对圆心的力矩产生地震惯性力的建筑物总重量集中在质点的重量土坝堆石坝滑动体条块在坝坡外水位以上部分的实重土坝堆石坝滑动体条块在坝坡外水位以下部分的浮重土坝堆石坝滑动体条块在浸润线以上部分的实重土坝堆石坝滑动体条块在浸润线以下部分的浮重土坝堆石坝条块底面中点上的孔隙水压力计算系数水平向地震系数竖向地震系数地震惯性力系数地震惯性力分布系数地震加速度分布系数水深处的地震动水压力分布系数混凝土重力坝包括大头坝考虑河谷断面形状的地震动水压力折减系数混凝土拱坝地震动水压力沿拱圈的分布系数地震动土压力系数综合影响系数相应于结构振型自振周期的地震加速度反应谱值最大地震加速度反应谱值结构振型的振型参与系数结
42、构振型质点的相对位移结构振型质点的相对位移沿地震作用方向的分量结构振型质点的相对位移沿方向的分量结构振型质点的相对位移沿垂直于迎水面方向的分量土坝堆石坝抗震稳定安全系数混凝土拱坝地震惯性力计算参数顺河流向地震垂直河流向地震几何特征建筑物高度质点的高度建筑物前水深建筑物计算质点总数河谷在水面处的宽度水深处以上单位宽度地震动水压力合力的作用点位置地震动水压力计算点的水深代表质点的迎水面分块面积进水塔断面正对地震作用方向的宽度圆形断面的直径或矩形断面的边长饱和砂层所处深度地面到地下水位的距离土坝堆石坝滑动体条块宽度土坝堆石坝坝坡外水位高出条块底面中点的距离土坝堆石坝的坝坡水平坡率圆弧半径建筑物迎水面与水平面夹角土坝堆石坝条块底面中点切线与水平线的夹角高程处拱圈半中心角水工建筑物抗震设计规范试行沿拱圈所取断面与拱中心线夹角管道支承点间的长度材料指标和应力土的天然孔隙比饱和无粘性土的相对密度水的容重液性指数塑性指数标准贯入试验击数液化临界贯入击数时的值凝聚力摩擦角无侧限抗压强度三轴饱和固结不排水总应力强度三轴饱和固结不排水有效应力强度灵敏度其他重力加速度结构振型自振周期地震主振周期水工建筑物抗震设计规范试行
