特高壩風險等級和設計標準基礎研究及應用.pdf

1、隨著流域梯級開發(fā)的不斷發(fā)展，工程建設轉向河流上游、龍頭電站以及梯級水庫的趨勢日益明顯，梯級開發(fā)已成為流域開發(fā)的主要形式，而特高壩則是梯級開發(fā)的重要組成部分。特高壩的修建能夠充分利用我國的水電資源，最大限度的緩解我國水資源時空分布不均和能源需求失衡的局面。為響應國家節(jié)能減排的號召以及滿足流域開發(fā)的需要,一大批壩高超過200m的特高壩已經規(guī)劃建設或正在建設，但現(xiàn)行壩工設計規(guī)范對于特高壩的設計標準并未做出明確的規(guī)定；并且需要清醒地意識到極端氣

2、候、超強降雨、超強地震、流域不良地質災害等自然風險，以及設計、施工缺陷和管理疏忽等技術風險，都將對特高壩形成失效風險，而特高壩失效將導致嚴重的社會問題以及巨大的損失。因此對特高壩風險等級以及設計標準的研究迫在眉睫。
　　為降低特高壩的失效概率，應在規(guī)劃、設計階段最大限度的增加其安全裕度，此次研究運用可靠度理論和分項系數(shù)極限狀態(tài)設計方法，定義特級建筑物并基于相對安全率方法分別對特高土石壩、特高重力壩和特高拱壩進行風險設計，并對分項系

3、數(shù)極限狀態(tài)設計方法中各分項系數(shù)取值進行研究。主要研究內容和研究成果如下：
　?。?）基于單一大壩風險標準和公眾可接受風險水平提出特高壩風險標準，即特高壩失效概率不高于10-8/（壩·年）；在此基礎上對包括特高壩在內的大壩風險進行五級劃分。綜合考慮特高壩的風險以及失事后果提出特級建筑物理念，特1級建筑物對應的失效概率為10-8/（壩·年），特2級建筑物對應的失效概率為5×10-8/（壩·年）。
　?。?）針對特高土石壩，對不同

4、工況條件下壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)取值標準進行了深入研究?；谙鄬Π踩史椒ㄌ岢鎏?級、特2級建筑物相應的正常工況壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)取值標準為1.6和1.7，地震工況壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)取值標準1.35和1.4,并根據實際工程驗證特高土石壩壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)取值標準的合理性。
　?。?）針對特高重力壩，指出應降低其失效概率提高抗滑穩(wěn)定允許可靠指標來滿足特級建筑物的風險控制要求，運用相對安全率方法對特2級重力壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)取值進行探討；

5、通過條件極值的驗算點法對重力壩材料性能分項系數(shù)進行反演，并對規(guī)范規(guī)定材料性能分項系數(shù)取值合理性進行了驗證分析；對特級建筑物結構重要性系數(shù)取值標準進行了初步探討。
　?。?）針對拱壩拱座抗滑穩(wěn)定可靠指標和分項系數(shù)取值標準進行研究。計算結果顯示拱座抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)3.5對應的允許可靠指標應取4.45，并通過實際工程反演就所提出的允許可靠指標取值的合理性進行了驗證；通過對拱座抗滑穩(wěn)定材料性能分項系數(shù)取值的反演分析，驗證混凝土拱壩設計規(guī)范