吳志波

摘要：DK水電站位于云南省的西南部，處在騰沖—龍陵和耿馬—瀾滄次級地震活動帶上，其周邊經(jīng)常發(fā)生地震，所以對其進行在設(shè)計中必須考慮地震因素的影響，對其進行抗震防震研究。
關(guān)鍵字：地震烈度 抗滑穩(wěn)定分析 抗剪斷 壩踵 壩趾 敏感性分析
Abstract: in yunnan province is located in the southwest of DK hydropower station, in LongLing segmented-and gengma-LanCang subprime seismic activity on its neighboring earthquakes occur frequently, so the design must be considered in the earthquake factors, the earthquake seismic research.
Key word: seismic intensity of sliding stability analysis of shear broken dam heel dam toe sensitivity analysis


中圖分類號：U452.2+8       文獻標(biāo)識碼：A        文章編號：
1、大壩基本資料
攔河壩最大壩高68.4m，總庫容5324.2萬m3，電站裝機容量120MW。
依據(jù)《水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)》（DL5180-2003）規(guī)定，工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型；建筑物級別：樞紐主要建筑物的大壩為3級建筑物。
根據(jù)樞紐主要建筑物級別，確定大壩的安全級別為II級。
洪水標(biāo)準(zhǔn)
運用情況  洪水頻率（重現(xiàn)期）
校核情況  0.1％（1000年） 
設(shè)計情況  1％（100年）
攔河大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高68.4m，壩頂長度293m，共分13個壩段，由左岸非溢流壩段即1#~4#壩段、溢流表孔壩段即5#~6#壩段、溢流沖沙底孔壩段即6#壩段、發(fā)電取水壩段即7#~9#壩段、右岸非溢流壩段即10#~13#壩段組成，非溢流擋水壩段總長193.5m，溢流表孔及沖沙壩段總長47m，電站進水口壩段總長52.5m，最大壩高位于4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#壩段。
溢流表孔共3孔，布置在第5#、6#壩段，5#壩段寬24.0m，堰頂高程1008.80m，單孔尺寸寬×高＝7.8m×10.2m，溢流總凈寬3×7.8=23.4m。
沖沙底孔共1孔，布置在第6#壩段，壩段寬23.0m，進口高程為970.00m，孔身尺寸寬×高＝6m×6.3m。
發(fā)電取水壩段位于右岸第7#、8#、9#壩段內(nèi)，每個壩段寬17.5m，主要由進口攔污柵、閘門井段、壓力鋼管段等組成。設(shè)三個取水口，取水口底板高程995.00m。閘門井段內(nèi)依次設(shè)有平板檢修門，孔口尺寸5.0m×7.1m；平板事故快速閘門，閘門孔口尺寸5.0m×5.8m。事故門后接C20鋼筋混凝土方變圓段，頂部設(shè)1Ф1000mm通氣孔。漸變段后為壓力鋼管。
2、地震參數(shù)選擇
根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306－2001），工程區(qū)位于地震動峰值加速度0.30g、地震動反應(yīng)譜特征周期0.30s的范圍邊緣地帶。
工程場地地震動參數(shù)建議值：地震動峰值加速度50年超越概率10%為0.24g，5%為0.30g，場地基巖地震動反應(yīng)譜特征周期為0.30s。
當(dāng)涉及地基處理﹑構(gòu)造措施或其他防震減災(zāi)措施時，場地的地震基本烈度可按Ⅷ度考慮。
3、抗震計算分析和評價
3.1、抗震計算表達(dá)式
根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（DL5073—2000）水工建筑物抗震強度按承載能力極限狀態(tài)進行設(shè)計，表達(dá)式如下：
     γ0ψS（γGGk，γQQk，γEEk，ak）≤R(fk/γm，ak）/γd
     式中， γ0   —   結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)
ψ —   設(shè)計狀況系數(shù)，地震情況為0.85
S（*） — 結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)函數(shù)
γG    —   永久作用的分項系數(shù)
Gk   —  永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值
γQ  —  可變作用的分項系數(shù)
Qk   —  可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值
γE  —  地震作用的分項系數(shù)，為1.0
Ek  —  地震作用的代表值
ak   —  幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值
γd   —  承載能力極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)系數(shù)
R（*）— 結(jié)構(gòu)的抗力函數(shù)
fk—  材料性能的標(biāo)準(zhǔn)值
γm  — 材料性能的分項系數(shù)
3.2、混凝土重力壩抗震分析
DK水電站大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高68.4m。大壩工程抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)計采用擬靜力法法進行地震作用效應(yīng)計算。
3.2.1、壩體與壩基接觸面抗滑穩(wěn)定分析及壩踵、趾應(yīng)力分析
荷載組合考慮正常蓄水位工況荷載+地震作用情況。
采用基準(zhǔn)期50年超越概率10%的地震動參數(shù)作為設(shè)計地震參數(shù)，即地震水平向設(shè)計地震加速度代表值ah=0.24g。
地震工況下(水平向設(shè)計地震加速度代表值（ah=0.24g）的壩基面抗滑穩(wěn)定和壩踵、壩趾應(yīng)力分析分用電力版《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（DL5108-1999）進行計算，計算公式及結(jié)果如下：
壩趾、壩踵垂直應(yīng)力計算公式按規(guī)范推薦的公式計算，見下式：
壩趾抗壓強度承載能力極限狀態(tài)：
作用效應(yīng)函數(shù)S（.）=
抗壓強度極限狀態(tài)抗力函數(shù)R（.）=或R（.）=
式中：－壩基面上全部法向作用之和，kN；
  －全部作用對壩基面形心的力矩之和，kN.m；
－壩基面的面積，㎡；
－壩基面對形心軸的慣性矩，m4；
－壩基面形心軸到下游面的距離，m；
－壩體下游坡度
－混凝土抗壓強度，kPa；
－基巖抗壓強度，kPa。
壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力，計算公式為：

式中：－壩基面形心軸到上游面的距離，m。
壩體抗滑穩(wěn)定和壩趾、壩踵垂直應(yīng)力分析成果見表

壩體抗滑穩(wěn)定計算成果表（ah=0.24g)
計算工況  計算剖面 計算參數(shù)選取 壩體砼與基巖接觸面的抗滑穩(wěn)定 備注
     C′（MPa） f′ 總作用效應(yīng)（kN） 總抗力（kN）  結(jié)論 
特殊組合
（正常蓄水位+地震） 1#壩段 0.9 0.9 8051.08 14341 滿足要求 
  2#壩段 0.9 0.9 11259.46 19397 滿足要求 
  3#壩段 0.9 0.9 14323.93 23222 滿足要求
  4#壩段 0.9 0.9 23474.93 39089 滿足要求 
  5#溢流表孔壩段 0.6 0.8 569205.27 881682 滿足要求
  6#沖砂、溢流壩段 0.8 0.8 533093.77 886170 滿足要求 
  7、8、9#取水口壩段 0.9 0.9 438879.32 806861 滿足要求
  10#壩段 0.8 0.8 25248.52 33422 滿足要求 
  11#壩段 0.9 0.9 20361.58 32425 滿足要求 
  12#壩段 0.9 0.9 11383.48 19492 滿足要求 
  13#壩段 0.9 0.9 5486.05 11934 滿足要求 


壩踵、壩趾應(yīng)力分析成果表（ah=0.24g)
計算工況  計算剖面 壩踵垂直
應(yīng)力(MPa) 壩趾抗壓強度(MPa)   備注
     應(yīng)力
(MPa) 允許值 
(MPa) 應(yīng)力(MPa) 壩基容許壓應(yīng)力值(MPa) 結(jié)論 
              
特殊組合（正常蓄水位+地震） 1#壩段 0.062 ≥0 0.782 6 滿足要求
  2#壩段 0.054 ≥0 0.956 6 滿足要求
  3#壩段 0.069 ≥0 1.028 6 滿足要求
  4#壩段 0.133 ≥0 1.167 6 滿足要求
  5#溢流表孔壩段 0.074 ≥0 1.842 5 滿足要求
  6#沖砂、溢流壩段 0.023 ≥0 1.854 5 滿足要求
  7、8、9#取水口壩段 0.289 ≥0 1.18 6 滿足要求
  10#壩段 0.089 ≥0 1.397 5 滿足要求
  11#壩段 0.062 ≥0 1.267 6 滿足要求
  12#壩段 0.058 ≥0 0.96 6 滿足要求
  13#壩段 0.073 ≥0 0.675 6 滿足要求
計算結(jié)果表明，在正常蓄水位工況荷載+地震作用（ah=0.24g）情況下，抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。壩踵垂直正應(yīng)力均為壓應(yīng)力，未出現(xiàn)拉應(yīng)力。壩趾壓應(yīng)力值小于地基允許承載力，滿足規(guī)范要求。

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