混凝土重力坝设计规范word版

对应的旧标准:SDJ21-83P59备案号：J18—2000中华人民共和国电力行业标准PDL5108—1999混凝土重力坝设计规范Designspecificationforconcretegravitydams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［2000］164号2000－02－24发布2000－07－01实施中华人民共和国国家经济贸易委员会发布前言《混凝土重力坝设计规范》于1978年首次发布，1984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(86)水规设字第3号文的要求及GB50199—1994《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SDJ21—1978《混凝土重力坝设计规范》及其1984年补充规定(简称《原规范》)在以下几方面作了重大修订：1)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；2)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；3)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；4)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；5)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；6)修订了坝基处理标准，包括建基面和帷幕灌浆控制标准；7)采用混凝土强度等级取代了混凝土标号；8)增补防止坝体裂缝的措施；9)增加了碾压混凝土重力坝设计内容。本规范替代SDJ21—1978《混凝土重力坝设计规范》及其1984年补充规定；并替代DL／T5005—1992《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。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。目次前言1范围2引用标准3总则4术语、符号5重力坝布置6坝体结构和泄水建筑物型式7泄水建筑物的水力设计8结构计算基本规定9坝体断面设计10坝基处理设计11坝体构造12坝体防裂及温度控制13观测设计附录A(标准的附录)堰面曲线、堰面压力及反弧段半径附录B(标准的附录)坝身泄水孔体型设计附录C(标准的附录)水力设计计算公式附录D(标准的附录)坝基、坝体抗滑稳定抗剪断参数值附录E(标准的附录)实体重力坝的应力计算公式附录F(标准的附录)坝基深层抗滑稳定计算附录G(标准的附录)坝体温度和温度应力计算条文说明1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1、2、3级混凝土重力坝的设计，4、5级混凝土重力坝设计可参照使用。对于坝高大于200m的混凝土重力坝设计，应作专门研究。22引用标准33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。GB50199—94水利水电工程结构可靠度设计统一标准GB50201—94防洪标准DL／T5039—95水利水电工程钢闸门设计规范DL／T5057—1996水工混凝土结构设计规范DL5073—1997水工建筑物抗震设计规范DL5077—1997水工建筑物荷载设计规范DL／T5082—1998水工建筑物抗冰冻设计规范SD105—82水工混凝土试验规程SD303—88水电站进水口设计规范SDJ12—1978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SDJ336—89混凝土大坝安全监测技术规范(试行)SL48—94水工碾压混凝土试验规程3总则3.0.1本规范是根据GB50199规定的原则制定的。3.0.2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。3.0.3混凝土重力坝按其坝高分为低坝、中坝和高坝。坝高在30m以下为低坝，坝高在30m～70m为中坝，坝高在70m以上为高坝。4术语、符号4.1术语4.1.1坝高damheight建基面的最低点(不包括局部深槽、井或洞)至坝顶的高度。4.1.2混凝土实体重力坝concretesolidgravitydam整个坝体除若干小空腔外均用混凝土填筑的重力坝。4.1.3碾压混凝土重力坝rollercompactedconcretegravitydam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。4.1.4混凝土空腹重力坝concretehollowgravitydam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。4.1.5混凝土宽缝重力坝concreteslottedgravitydam两个坝段之间的横缝中部扩宽成空腔的混凝土重力坝。4.1.6宽尾墩endflaredpier后段加宽成鱼尾状的溢流坝闸墩。4.1.7联合消能combinedenergydissipation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。4.1.8扭曲式挑坎distortedtypeflipbucket底面扭曲、坎顶不等高并与流向成一定夹角的挑坎。4.1.9窄缝式挑坎slittypeflipbucket急流出口处的泄槽边墙急剧收缩形成窄缝的挑坎。4.1.10气温骤降suddentemperaturedrop日平均气温在2d～6d内连续下降超过5℃者为气温骤降或寒潮。4.1.11基础温差foundationtemperaturedifference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差。4.2符号4.2.1分项系数极限状态设计γ0——结构重要性系数；ψ——设计状况系数；S(·)——作用效应函数；R(·)——结构抗力函数；Ss(·)——作用效应短期组合时的效应函数；Sl(·)——作用效应长期组合时的效应函数；GK——永久作用的标准值；γG——永久作用的分项系数；QK——可变作用的标准值；γQ——可变作用的分项系数；AK——偶然作用的代表值；aK——几何参数的标准值；fK——材料性能的标准值；γm——材料性能的分项系数；γd1——承载能力极限状态基本组合的结构系数；d2——承载能力极限状态偶然组合的结构系数；C1——正常使用极限状态短期组合的结构功能限值；C2——正常使用极限状态长期组合的结构功能限值；ρ——可变作用的长期组合系数。4.2.2几何特征T——坝体计算截面沿上、下游方向的长度(TR、Tc分别为坝基面、计算层面的长度)；m1——上游坝坡；m2——下游坝坡；A——坝体计算水平截面的面积(AR、Ac分别为坝基面、计算层面的面积)；J——坝体计算水平截面对于其形心轴的惯性矩(JR、Jc分别为坝基面、计算层面对形心轴的惯性矩)；B——溢流堰净宽；D——孔口高；Ak——孔口出口处的面积；R——反弧半径；h——浇筑块高度；l——浇筑块长边长度。4.2.3材料性能ER——基岩变形模量；Ec——混凝土的弹性模量；——混凝土泊松比；γr——岩石的重度；γw——水的重度；γc——混凝土的重度；Cc——混凝土的比热；Cw——水的比热；ε——混凝土的极限拉伸值；λc——混凝土的导热系数；ac——混凝土的导温系数；βc——混凝土的表面放热系数；α——混凝土的温度膨胀系数；C——混凝土强度等级符号；fc——混凝土抗压强度设计值；f′R——坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数；f′c——坝体混凝土层面的抗剪断摩擦系数；f′d——坝基岩体结构面的抗剪断摩擦系数；c′R——坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断黏聚力；c′c——坝体混凝土层面的抗剪断黏聚力；c′d——坝基岩体结构面的抗剪断黏聚力。4.2.4作用及作用效应ΣW——计算截面上全部法向作用之和；G——基岩法向作用；ΣP——计算截面上全部切向作用之和；ΣM——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；σx——水平正应力；σy——垂直正应力；τ——剪应力；σ1、σ2——主应力；p、p′——计算截面上、下游坝面所受的水压力；U——扬压力；4.2.5计算参数H——上、下游水位差；H1——上游水深；H2——下游水深；Δh——坝顶距水库静水位的高度；h1%——波高；hz——波浪中心线至水库静水位的高度；hc——超高；v——流速；Q——流量；q——单宽流量；Hd——定型设计水头；h——水深；L′——水舌挑距；tk——冲坑水垫厚度；L——消力池长度；hb——波动或掺气后的水深；ΔT——基础允许温差；Tp——混凝土的浇筑温度；Tr——混凝土水化热温升；Tf——坝体的稳定温度；Q0——胶凝材料(包括水泥和粉煤灰等混合材)最终发热量；θ0——水化热绝热温升。4.2.6计算系数σ——空化数；Fr——弗劳德数；m——溢流堰的流量系数；σs——淹没系数；φ——流速系数；R——基础约束系数；Kp——由混凝土徐变引起的应力松弛系数。5重力坝布置5.0.1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。5.0.2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。5.0.3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。5.0.4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。5.0.5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：1)水库运行和泄洪以及排漂浮物的要求；2)坝址地形地质条件、下游河床及两岸抗冲性能；3)下游水深及消能要求；4)坝体分段情况，与相邻建筑物的关系；5)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。5.0.6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。5.0.7坝体泄水孔有泄洪孔和放水孔，可根据功能要求设置。1)泄洪孔设置条件：a)经研究认为采用泄水孔泄洪有利；b)有排沙要求。2)放水孔的设置条件：a)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；b)当地震设计烈度为8度以上或坝基地质条件极为复杂时；c)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；d)有检修或特殊要求，需降低或放空库水。5.0.8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：1)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。2)运行条件：下泄流量、放水期限、检修条件、排沙及排漂等。3)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。4)闸门工作条件、启闭机和坝体结构强度等。5.0.9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：1)能