水利拱坝规范

4.单项安全系数法便于对比、分析
5.折减系数ζ=0.25的启示
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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
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坝体应力 ： f 强度 ： z f 状态函数： mz m m 平均值： f 2 均方差 ： z 2 f
失效：
z f 0
=1.1、1.0、0.9； 0为结构重要性系数， 0
为设计状态系数， =1.0、0.95、0.85
d1为结构系数，取1.2； m1 f为摩擦系数 的分项系数，取2.4； m1c为粘聚力c的分项系数，取3.0。
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电力行业《混凝土拱坝设计规范》
fN ∑ c A ∑ 1 1 1 0 T + （７） d1 m1 f m1c
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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
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《混凝土拱坝设计规范》（DL/5346-2006）
c A f N 1 T 1 1 （７） 0 m1 f m1c d1
Ⅰ级建筑物K=1.10到Ⅱ、Ⅲ级建筑物K=1.05，其变 幅只有5％ . 对于Ⅰ级建筑物, 0 =1.10 ,为了 0 d mf =1.10, 只有取 d mf d mc =1.0,在此，统计理论已毫无用武 之地 . 对于Ⅲ级建筑物, 0=0.90, d mf =1.0，K= 0 d md =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/T53952007在坝体抗滑稳定计算中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].
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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 设计规范 工程等级
Ⅰ
土石坝设计规范[3] 水闸设计规范[4] 水工建筑物抗震老规范[5] 1.10 1.10 1.10
Ⅱ
1.05 1.05 1.05
Ⅲ
1.05 1.05 1.05
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K , s / 0.8 （10） 0 d1 m1 f m1 f m1c
水利行业 《混凝土拱坝设计规范》
今改用下式 T 1 ( f1N s c1 A) （９） K 与式（7）比较，可知
K 0 d1 m1 f ,s m1 f / m1c 0.8 （１0）
T 1 ( f N c A) （８） 1 1 K
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表1
7 -运行期温度场边界条件的变化（上游水位变化）
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抗滑稳定
T fN cA （８）
T—滑动力，N—轴向压力，A—面积wenku.baidu.com 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
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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。
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混凝土抗压强度
f c 实际抗压强度 f cu 90d龄期抗压强度 b1 试件形状、试件尺寸及湿筛影响系数 b2 f cu / f cu (90) 为龄期系数 最大应力的龄期 与90d龄期强度的比值 b3 加荷速率影响系数 只有 fcu 试验资料较多 其他3个参数，资料都很少，不具备统计意义
关于水工建筑物抗震设计的几点思考
朱 伯 芳
1
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
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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难
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（1）拱坝应力
1 -自重应力 2 -坝体表面的水荷载应力
4 -地震应力
3 -运行期坝体平均温度和等效线性温差应力 5 -施工期温度残留应力 6 -非线性温差应力
引起的应力 8 -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
特殊组合（非地震） 3.00 2.75 2.50
剪摩式（7） 大坝级别 （粘聚力 ×1.0）
表3
计算公式 荷载组合
《水利拱坝规范》
粘聚力打8折安全系数K
特殊组合（非地震）
基本组合
剪摩式（8） 大坝级别 （粘聚力 ×0.9）
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
3.15 2.92 2.70
2.70 2.47 2.25
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《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。
计算公式
《电力拱坝规范》
换算的抗剪断安全系数K
持久状态 短暂状态 3.01 2.74 2.46 偶然状态 2.69 2.45 2.20
设计状态 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
剪摩式（6） 安全级别
3.17 2.88 2.59
表2
计算公式 荷载组合 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
《水利拱坝规范》
基本组合 3.50 3.25 3.00
抗剪断安全系数K
of
为强度f 的分项系数
0 为应力 的分项系数
式（3）与式（1）是等价的 式（3）是用可靠度理论的基本方程
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设计的精度取决于应力σ 和强度f 的精度 :
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。
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• 失效概率为
P （z 0） P( f ) 1 ( ) （１）
mz m f m （２） z 2 2 f
φ(· )为标准化正态分布函数；β为可靠度指标
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式（2）可改写如下 移项整理后，得到表达式
V
f
、 V 分别为f 和 的变异系数