水工混凝土结构设计规范送审稿简介.docx

《水工混凝土结构设计规范》（送审稿）简介
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西北水电总49期
前言
《水-r'i~凝土结构设计规范》(送审稿)简介
予城甘维义/宗培琪Tvq3l-t;_-_●一——__-_一
(西北勘测设计研究院)
《水工钢筋混凝土结构设计规范SDJ20
—
78》(简称原规范)自l978年颁布以来,对
指导水利水电工程钢筋混凝土结构的设计,
起到了积极的作用.1986年水利水电规划设
计总院开始组织《水利水电工程结构可靠度
设计统一标准》(简称《水工统标》)的编制工
作.并要求车规范的修订工作和《水工统标》
编制工作同步进行,相互密切配合.为此,
1987年11月正式成立了,规范修订组,由主
编单位西北勘测设计研究院,协编单位河海
大学,华北水利水电学院,郑州工学院,武汉
水利电力大学等五个单位组成,井邀请大连
理工大学赵国藩教授为技术顾问
规范修订组前后共召开过七次工作会
议,于l992年8月完成了征求意见稿.并
在当年l1月召开了"征求意见稿"讨论会,参
加会议的有全国22个单位的42位代表.在
广泛听取了会议代表们宝贵意见的基础上,
经过进一步的修订和试致计詹已于1994年
5月提出了"送审稿".
原规范分为7章,130条及l1个附录,
观送审稿分为12章,306条及9十附录,在
内容上有较大的修改和充实.符号,计量单位
等也均按《工程结构设}}基本术语和通用符
号}(GBJ132—90)及法定计量单位作了全面
的改动.现将规范修订的主要内容慨述如下.
1采用分项系教设计法
原规范采甩鼬是多系数分析,草一安全
系数表达的极限状态设计方法.它在结构
可靠度方面主要有以下缺点:
(1)不论具体承受荷载的变异性怎样,
均采用同一值,
(2)K值的大小并不能直接反映构件的
可靠程度I.
(3)名义上虽为"多系数分析",但实际
上值的确定主要是凭经验的.
送审稿则在《水工统标》规定的原则下.
不再采用单一安全系数,而改为采用以概
率理论为基础的极限状态设计方法,以可靠
指标度量结构构件的可靠度,并据此采用五
十分项系数的设计表达式进行设计.这五十
分项系数是:结构重要性系数,设计状况系
数I材料性能分项系数}荷载分项系数}结构
系数.采用分项系数设计法后,使结构可靠度
水平比较趋于一致.结构构件的可靠度指标
均接近于目标可靠指标融.
2混凝土强度等级的确定
按照国际标准(IsO3893)的规定,将原
规范"混凝土标号"的名称改为混凝土强度
等级.在确定混凝土强度等级时还作了以下
两点重大修改:
(1)混凝土试件标准尺寸,由边长
2oomm的立方体改为边长150mm的立方
体}
(2)构件混凝土抗压强度的保证率由原
规范的9O改为95}大坝混凝土抗压强度
的保证率则仍保持为8O不变.
25—

3取消混凝土弯曲抗压强度指标
原规范在受弯构件等的正截面强度计算
中,受压区混凝土极限强度取为混凝土弯曲
抗压强度尺不甚台理,因为尺并不是混凝
土真正的力学指标,它只是在计算受弯或偏
心受压构件承载力时,对于非均匀受压混凝
土应力图形换算为矩形应力图形时,人为地
引入的～个指标.但是,引入这一指标后,给
偏心受压构件计算却带来很多麻烦,而且在
相对受压区高度接近界限时,承载力计算值
偏大,结构偏于不安全.国内外其他规范也都
不用弯曲抗压强度这个指标,故送审稿决定
取消尺这一指标,而直接用轴心抗压强度
计算受弯和偏心受压构件的承载力.
4钢筋强度指标的确定
送审稿中,锕筋强度标准值的取值仍沿
用原规范的标准强度,即对有明显物理流限
的热轧钢筋,采用国家标准规定的屈服强度}
对无明显物理流限的钢筋,则采用国家标准
规定的极限抗拉强度.按此规定的标准强度
一
般都具有95%以上的保证率.
由于送审稿增列了顼应力混凝土构件计
算的章节,故在原规范已有钢筋种类的基础
上,新增了几种钢筋和钢丝的材料指标.
5正截面承截力计算改为采用平截面
假定
原规范对正截面承裁力计算除采用Rw
—
1.25R外,另有两个基本假定:
(1)以S/S.一0.8作为判别适筋与超
筋破坏或大,小偏心受压构件的界限条件}
(2)对小偏心受压情况,假定受压区混
凝土的台力对受拉钢筋合力点的力矩恒为常
数,%=兄S.,即所谓的"力矩守恒".
这些假定是根据原苏联三十年代对低标
号混凝土所馓试验的数据而得出的经验关
系,有相当的局限性,不能确切地反映客观规
一
26一
律.其中,尤其是判别条件S/S.一0.8,没有
能反映界限条件的主要因素,试验表明,界限
条件主要与钢材品种有关.而且,所谓的"力
矩守恒"与试验结果相比也有较大的误差.
送审稿改为采用平截面假定来进行正截
面承截力计算,因而对计算公式作了一系列
的改动.国内近年来的试驻成果表明,在受拉
钢筋到达屈服强度之前及到达瞬间,截面的
平均应变基本符合平截面假定,即从加载直
至破坏,构件截面的平均应变保持平面.因
此,按照平截面假定建立判别受拉钢筋是否
屈服的界限条件和确定屈服之前的钢筋应力
是台理的.而且,引用平截面假定后还可以
将各种类型截面在单向或双向受力情况下的
正截面承截力计算联系起来,大,小偏心受压
构件也可以采用统～的公式,因此,不仅提高
了计算方法的统一性和条理性.而且使计算
公式更具有较明确的物理概念.
6偏心距增大系数计算公式的修改
关于偏心距增大系数的计算公式,原规
范是从构件弹性稳定出发,进行近似推导,以
构件截面刚度为主要参数表达的.送审稿则
改为由构件曲率直接求出构件纵向弯曲时的
横向挠度的计算方法.
7提高斜截面承载力计算的可靠度
大量构件的试验研究表明,原规范斜截
面承载力计算的安全度明显不足.用可靠度
理论分析也发现可靠指标值比《水工统
标》规定的目标可靠指标低,故选审稿决
定对原规范计算公式进行调整.
送审稿受剪承载力仍按混凝土,箍筋,弯
筋三项受剪承载力的叠加来考虑,但分别作
了如下的修改和调整:
(1)无腹筋梁混凝土受剪承载力V,统
一
采用计算剪跨比=a/ho的表达式c一
^n
6^.,不再采用比较复杂的广义剪跨
I

比M的表达式}
(2)箍筋受剪承载力V将原规范的系
数1.5调低为1.25,即改用V=1.25
,以使斜截面承载力计算的可靠度得以
提高;
(3)弯筋受剪承载力V将原规范的弯
筋受力不均匀系数0.8取消,即改用V=
Asina,.
此外,还增加了偏心受压构件的斜截面
承载力计算公式;修改了偏心受拉构件的斜
截面承载力计算公式.
8受扭承载力计算的修改和补充
原规范受扭构件的计算公式存在一定问
题,即当构件配筋率较小时,由于没有考虑混
凝土的抗扭作用,计算公式偏于保守;但当配
筋率较高时,由于纵筋和箍筋不能同时屈服,
计算公式又偏于不安全.
送审稿改为采用由二项抗扭作用组成的
计算公式.其中第一项为混凝土承担的扭矩,
克服了原规范不计混凝土受扭作用而偏于保
守的缺点.其中第二项为纵筋和箍筋承担的
扭矩,引入纵筋与箍筋的配筋强度比,用以克
服原规范在纵筋,箍筋配置比率相差较大时,
不可能同时达到屈服强度而偏于不安全的缺
点.
此外,还增加了在弯矩,剪力和扭矩共同
作用时的计算规定
9重视对结构耐久性要求的考虑
原规范对结构耐久性只以验算裂缝宽度
作为校核,这是不全面的,对混凝土只提出抗
渗性,抗冻性标号的要求,也是不够的.根据
已建工程的调查表明,水工建筑物的耐久性
存在着严重问题,因此在送审稿中专门增列
了有关结构耐久性要求的章节,以期在设计
中能予以充分的重视
结构耐久性与环境条件的关系最为密
切,原规范只简单地分成水上与水下两种,不
仅过分粗略,也不够确切.因此,送审稿增列
的条文中首先将环境条件明确地划分为四个
等级.然后,按不同环境条件等级和结构使用
条件等,规定了混凝土最低强度等级,最大水
灰比,最小水泥用量的要求等.此外,还按照
不同环境条件等级分别给出了混凝土保护层
的最小厚度,较原规范有所增大,有利于减缓
混凝土碳化速度,从而保证结构的耐久性.
1O强调对混凝土抗冻等级的要求
混凝土抗冻等级要求也是结构耐久性的
主要内容之一.原规范只规定对严寒,寒冷气
候条件下的混凝土有抗冻要求,现根据大量
调查资料观察到山东,江苏,安徽等微寒地区
(最冷月多年平均温度为一3～0"C者)的结构
构件,在冬季寒夜仍可能出现结冰现象,并有
不同程度的冻融破坏.因此,在送审稿中增列
了对微寒气候条件下的混凝土抗冻等级要
求.与此同时,还参照了我国《水工建筑物抗
冰冻设计规范》的条文,具体而细致地将结构
构件部位划分为五个档次以确定混凝土的抗
冻要求,使设计时引用更为方便.
混凝土抗冻等级的测定则规定采用快冻
法,因为它提供成果快,工作量少,易于执行.
11对进行抗裂验算的范围加以限制
我国国标《混凝土结构设计规范》
(GBJ10--89)对普通钢筋混凝土结构没有提
出抗裂验算的要求,但在表3.4的注中则
说明:"处于液体压力下的结构构件,其裂缝
控制要求应符合现行专门规范的有关规定".
故在本规范修订过程中虽也曾打算删去普通
钢筋混凝土结构的抗裂验算,但考虑到经抗
裂验算满足的结构构件,即使发生裂缝,这些
裂缝也必定是条数少而间距太,虽然裂缝较
宽却便于进行工程处理.因此,仍保留有关抗
裂验算的规定,但要求抗裂验算的范围则大
大地缩小,仅限于承受水压的轴心受拉,小
一
27—

偏心受拉构件以及发生裂缝后会引起严重渗
漏的其他构件"同时还提出:"如有可靠防渗
措施或不影响正常使用时,也可不进行抗裂
验算".也即全截面受拉且有一定水力梯度的
构件,开裂后不仅发生渗漏,影响环境和耐久
性,而且在缝面上形成较大渗透压力,可能危
及结构安全,因此仍需进行抗裂验算,而其余
情况则一概可以不加验算,大大地缩小了范
围.
原规范对抗裂验算是采用抗裂安全系数
来控制的,不能正确反映构件的实际抗裂
r
陛能,因此,送审稿改为用受拉边缘的混凝土
拉应力验算的控制方法,也即用混凝土拉应
力限制系数,来控制,这与预应力混凝土构
件的抗裂验算也相一致.
12裂缝宽度验算公式的简化和改进
原规范的裂缝宽度计算公式是由粘结滑
移理论推导出来的,它没有计及混凝土保护
层厚度c对裂缝宽度的影响.而且,计算公式
又是通过全截面的配筋率P(=As/bhc)来反
映钢筋对裂缝宽度的粘结影响的,这对于水
工中的大尺寸截面若仍用这一配筋率,则必
将失去粘结力影响的物理意义.此外,原规范
的计算公式也较繁琐,不便于应用.考虑到裂
缝宽度验算本身就是较粗略的,在一定精度
的前提下对公式加以简化是完全可以的.
送审稿在受拉钢筋应变实测结果的基础
上,导出了最大裂缝宽度的实用计算公式.简
化和改进后的公式有如下特点:①受弯,轴心
受拉,大偏心受拉,大偏心受压等所有构件均
可采用统一的公式}②考虑了混凝土保护层
c的影响(由于保护层加厚将使裂缝宽度加
大,同时也提高了构件的耐久性)@改用有
效配筋率,可以较确切地反映钢筋粘结力
的有效范围I④公式形式简单;⑤也可用于预
应力构件.
原规范对最大裂缝宽度允许值定得偏
小据对钢筋锈蚀的实际调查,说明导致锈蚀
一
28一
的主要因素是保护层厚度不够,而并不是垂
直裂缝的开展宽度,故送审稿在增大混凝土
保护层最小厚度的同时,对裂缝宽度允许筐
适当放宽了一些.
当构件已满足抗裂验算要求时,一般不
需要进行裂缝宽度验算.但考虑到满足抗裂
要求的结构构件万一发生裂缝,其裂缝开展
宽度可能很宽,因此原规范曾规定:"对某些
重要构件,经论证确有必要时,可同时提出抗
裂度验算及限制裂缝宽度验算的要求".送审
稿仍保留了这一原则,但认为当构件尺寸较
大,若取,为较低数值0.6而仍能满足抗裂
验算公式时,则可不需再进行裂缝宽度验算.
13刮度计算公式的简化
原规范关于受弯构件开裂后的刚度计算
与实验结果符合良好.其主要缺点是公式较
繁,考虑到水工结构中挠度并不是主要问题,
因此送审稿对构件开裂后的短期刚度计算作
了很大的简化.特别是在预应力混凝土构件
的计算中,比GBJ10—89规范的相应公式简
化得更多.
】4增列预应力混凝土结构计算公式
近十年来,预应力混凝土结构在水工建
筑物中得到了更为广泛的应用,如预应力屋
面粱,吊车梁,预应力闸墩等,故送审稿增列
了有关的计算公式,并独立形成一章.内容主
要引自GBJ10--89规范,但对裂缝宽度和挠
度验算则采用了本规范专题组的研究成果.
与送审稿第7章非预应力构件的验算公式相
衔接协调.
15对构造规定作了若干修改和卦克
送审稿对构造规定作了若干必要的修改
和补充,主要有下列几点:
(1)混凝土保护层c:根据我国水工结构
耐久性调查,水工中发生钢筋锈蚀导致顺筋
开裂甚至露筋的现象相当严重,主要原因是

混凝土保护层偏薄和密实度较差,因此.送审
稿按不同环境条件等级,分别给出了保护层
最小厚度,较原规范有所增大;
(2)钢筋锚固长度:原规范先给出钢筋
的搭接长度,然后再从搭接长度得出锚固长
度,这样规定是不够妥当的,因为只有锚固长
度才是直接从试验得出的基本特征指标.因
此.选审稿取与GBJ10—89规范一样,按不
同混凝土强度等级和钢筋级别,分别列出了
相应的锚固长度.然后再根据不同的钢筋接
头确定其搭接长度}
(3)闸墩受力钢筋的锚固:送审稿仍强
调竖向受力主筋的锚固应按原规范的要求,
伸入大体积混凝土中拉应力达到值的位
置后再延伸一个锚固长度;
(4)最小配筋率t原规范规定的纵向受力
钢筋最小配筋率仍有许多不够理想之处,饲
如混凝土强度越高,规定的受拉配筋率,
反而越大(送审稿已改为按钢筋等级不同而
有所区别,比较合理)等,均作了相应的修改.
16对大尺寸构件的最/』,配筋率作了
重大修改
原规范针对水工特点按两种情况来规定
最小配筋率,第一种情况是截面尺寸由强度
条件确定的构件,需要有最小配筋率的限制{
第二种情况是截面尺寸由抗倾,抗滑,抗浮或
布置条件确定的大体积结构,则可不受最小
配筋率的限制,而按原规范附录八将强度安
全系数降低.但是,实际工程中很难判别构件
截面尺寸是否由强度条件来确定的.其次.研
究分析表明,对于截面尺寸较大的水工钢筋
混凝土结构,如果仍采用构件混凝土开裂弯
矩和最小配筋的极限弯矩肌相等的原
则来规定最小配筋率,也是不恰当的.因为这
类水工大尺寸结构构件的开裂弯矩往往远大
于实际荷载产生的弯矩,所以无论从强度或
开裂来看,构件最小配筋率均应与截面可能
承受的荷载值相联系.
送审稿对于水工大尺寸构件的受拉钢筋
最小配筋率的规定,改采用可变化的最小配
筋率P…也即采用随结构实际荷载设计值
与截面极限承载力之比而变化的最小配筋
率.对受弯构件而言,可用下式计算确定:
一
()
式中P一为进审稿规定的基本最小配筋率;
为实际设计弯矩值;Mo为截面极限承载
力弯矩值.
上式可进一步简化为:
厂—■
,/'
由此式可见,在同一荷载作用下,截
面尺寸越大时,最小配筋率将逐步降低,
因而其配筋量A一P—bh.将始终维持在同
一
水平上,这就有效地解决了大体积结构的
低配筋率十算问题.不会再出现截面尺寸越
大,配筋量反而越多的不合理现象.
经计算,按此种可变化的最小配筋率配
筋的构件,其最大裂缝宽度在0.15～0.45
mm之间,平均为0.25ram,认为可满足限裂
要求.目前为稳妥计.选审稿规定此种可变化
的最小配筋翠只用于卧置在地基上的底板和
墙.
送审稿同时还规定厚度大于5m的结构
构件,如经论证,也可不受最小配筋率的限
制,但每米宽度内的钢筋截面面积不得小于
2300mm.
17增歹l了有关叠合式受弯构件的规
定
水工建筑物为加快施工,较常采用施工
阶段不加支撵的受弯叠合构件.这种构件的
受力特点足用简支的预制构件承担施工阶段
的恒载及施工活荷载,待后浇叠合层混凝土
达到强度设计值后,再在预制构件已经受力
的基础上继续承受后加的其它永久荷载及可
变荷载等,因此也称为"二阶段受力叠台构
一
29—

件".
在二阶段受力的叠合构件设计中,构件
的内力应分别按两个阶段计算,因此,送审稿
参考了GB】1O一89规范的内容,增列了有关
叠合式受弯构件的计算公式和构造要求.
18将深粱,短梁,厚板统称为深受弯
构件
送审稿明确规定跨高比z./^≤5的受弯
构件称为深受弯构件(用以替代曾用过的深
梁,短梁和厚板等名称)#z./h>5的则称为一
般受弯构件(对梁来说.习称浅梁).其主要理
由为:(-1)z./h≤5时,正截面应变分布已
不再符合平截面假定原则}(2)一般不会出
现斜拉破坏#(3)剪切变形对梁的挠度的影
响已达到7.8%左右,不宜忽略不计}(4)支
座对跨中正截面应力的影响,已不宜忽略
不计
GBJ10—89规范将跨高比/^≤2(简支
梁)或f0/^≤2.5(连续梁)的梁列入深梁范
畴.并在条文中已有十分完整的设计方法和
构造规定.但在水工建筑物中经常会遇到
z.大于深梁范畴而又小于5的梁(习称短
梁),尚没有明确的设计依据因此,送审稿决
定将深梁,短梁,厚板统称为深受弯构件.其
主要特点有下列几个方面;
(1)连续深受弯构件的内力计算时,以
lo/h=2,5为界,跨高比小于此界限值者应按
弹性理论的方法计算,大于此界限值者则仍
可按结构力学的方法计算;
(2)由于正截面应变分布已不符合乎
截面假定原则,受压区的高度随/^的减小
而增大.破坏时,跨高比较小的受弯构件,其
纵向受拉钢筋均能达到屈服极限,而受压区
的应变常小于,所以深受弯构件内力
臂与跨高比的大小有关,不能像一般受弯构
件那样可以直接求得.送审稿取深受弯构件
的相对受压区高度为,它与一般受弯构件
的}值的关系为:
一
30一
=
(5一/h)(0.12一o.068)+(跨中截面)
=
(5一to~h)(0.16—0.088)+(支座截面)
当fc/h=5时,以上两式都能与浅梁衔
接;
(3)深受弯构件的受弯承载力计算公式
中,不便像一般受弯构件那样采用有效高度
h.,故送审稿规定采用截面计算高度hs:
hs—h—O25(^一ho)(o/h一1)
当z./h=5时,hs=^.,与浅梁衔接}另规
定当z./^≤1时,取lo/h=1,则h5一^;
(4)深受弯构件的截面限制条件也与跨
高比的大小有关,当/h=5时.截面应符合
1_
≤(0.20～0.25)bho,与浅梁衔接}当
d
z./h=1时,截面应符合
t
V=(O.15～0.20)^
,d
以限制水平的和垂直的分布钢筋用量
19增加了弧形闸门支座设计的有关
内容
由试验结果表明,弧形闸门支座的设计
应从两个方面来考虑.其一是闸墩局部拉脱
破坏,破坏位置可能是沿支座支承面与闸墩
交界面形成临界垂直裂缝,并向闸墩厚度方
向发展,闸墩局部形成轴心受拉或偏心受拉
应力状态,局部受拉钢筋达到屈服强度而破
坏.据此,送审稿建立了闸墩局部受拉承载力
计算公式,同时明确了局部受拉钢筋的有效
分布范围(扇形钢筋与推力方向的夹角不宜
大于30.)和相应的延伸长度,锚固要求等.
其二是支座本身的设计,由于弧门支座
是闸墩结构中的关键部位,使用阶段要求不
出现斜裂缝,故送审稿是以斜截面抗裂验算
来控制支座截面尺寸的.同时还按照牛腿的
计算方法给出了支座内纵向受力钢筋的截面
面积计算公式.由于弧门支座的剪跨比都较
小,在支座内设置弯起钢筋并不能充分发挥
作用,故不考虑放置弯起钢筋.

20增加"温度作用设计原则"一章
水工混凝土结构一般尺寸较大.结构中
温度作用产生的效应很大.如何计算混凝土
结构中温度作用效应,如何考虑温度裂缝和
温度配筋等,历来是水工混凝土结构设计中
的重要问题之一.为此.送审稿专设一章列出
了一些温度作用设计原则,构造规定及计算
公式.其内容涉及下列6个方面t
(1)温度计算的范围}
(2)修订和确定了混凝土的热学指标,
包括线热胀系数,导热系数^,比热c,导温
系数n及放热系数等I
(3)温度应力计算:温度应力计算的关键
是确定混凝土的应力松弛系数,(f),原
规范套用苏联规范,取松弛系数为0,5(施工
期)或0,65(运用期),似过于简略.这次.送
审稿根据理论计算提出了简便的J拟合曲
线,并同时采用表格形式将,值列入附录
F,以各查用I
(4)温度抗裂验算}
(5)大尺寸墙和板的温度配筋}
(6)钢筋混凝土框架的温度配筋.
21增加"钢筋混凝土构件抗震设计"
一
童
我国绝大多数地区为地震区,抗震设计
是工程结构设计的重要内容之一.对钢筋混
凝土构件,考虑抗震计算特别是加强抗震配
筋构造更是十分重要的.故送审稿专门列入
了抗震设计一章.
结构抗震设计时.有关结构整体的抗震
规划,场地选择.以及地震作用的计算等,均
应根据《水工建筑物抗震设计规范》的有关规
定进行.在送审稿增列的抗震设计"一章中,
仅对钢筋混凝土框架梁,框架柱,排架柱和桥
跨结构等构件的抗震承载力计算以及为满足
延性要求的配筋构造作出规定.主要内容系
参考了GBJ10--89规范引入的,但作了许多
简化,桥跨结构的内容则是参照公路及港口
工程等抗震规范而确定的.
对于钢筋混凝土框架.为增强框架的延
性.避免发生受剪或受压的脆性破坏,提出了
若干抗震设防措施,例如:(1)设计框架粱时
应限制截面受压区高度(2)体现框架设计
中的"强剪弱弯"原则;(3)体现出强柱弱梁"
原则.
22调整了按应力图形面积配筋的计
算公式
水工建筑物中常有形体复杂的结构,如
厂房蜗壳,弧门闸墩,孔口廊道,坝面背管等,
无法按杆件结构力学求出截面内力.并按此
配筋.对此,原规范允许由弹性力学或由试验
方法求出弹性状态下的主拉应力图形,然后
再按应力图形面积确定配筋面积.但这一配
筋方法是比较保守的.
送审稿在附录G中虽仍保留了这一方
法,但适当降低了一些安全度,而且在公式表
达上,也不再采用容许应力的概念,而直接按
"总拉力丁由混凝土承担的拉力丁及钢筋
承担的拉力共同负担"的原则.列出计算
公式.其概念比原规范公式较清楚.在一定条
件下(即认为构件截面极限破坏时.仍保持与
弹性阶段应力图形相似的应力图形),也可近
似地理解为极限状态设计公式.式中的系数
0,6N近似地理解为破坏时混凝土承担的拉
力的降低系数.
23关于采用钢筋混凝土有限元分析
方法的意见
按应力图形面积配筋的方法只是一种
近似的计算方法,一般偏于保守.因此,根据
当前国内外规范的趋势和工程上的实际应
用,送审稿认为也可采用钢筋混凝土有限元
分析方法进行配筋.
目前.国内不少单位均已编制了钢筋混
凝土非线性有限元分析程序.(下转第62页)
一
31—

预测的收缩缝张开与1971年地震后没有观察
到的裂缝并不矛盾,因为这种痕迹是很难检测到的
另一方面,由地震引起的河各2.4cm的永久性缩窄
(未包括在本分析中),假定与强震地面运动同时发
生,将弥补大部分收缩缝的计算张开度,从而减小丁
悬臂梁拉应力.再则.地面运动均匀分布的假定会导
致过大估计坝体反应拱圈最大压应力为12.?MPa,
发生在坝顶43号结点处,位于线性范围之内,悬臂
粱压应力和坝体下部拱圈压应力则要小得多.
满库显着地增大了坝体反应.张开度分别达5-3
cm(拱圈,29号结点)和6.?cm(悬臂梁,37号结点,
未示出)I压应力分别达19.?MPa(拱圈-58号结点)
和25.2MPa(悬臂梁,23号结点).收缩缝和顶部水
平接缝出现大的脱离意味着不可滑移的假定不再成
立.而且,坝顶拱圈压力和顶部水平接缝的悬臂梁压
应力很大,足以违背线性应变假定.因此,需要用更
先进的分析来确定坝俸在这种给定情况下反应.
为了研究接缝上不允许任何滑移(与坝体的可
能溃决有关)的某些特点,还进行了另外一项计算.
假定所有接缝的抗拉强度为零,空库及死荷载为零t
计算了坝体遭受下游及垂直河流向地面加速度的拟
静力反应.有意思的是,即使允许接缝自由张开,不
可滑移的约束提供了足够的刚度来阻止(坝体的)溃
决.在这一分析中,对于最大加速度为1g的下游地
面运动,坝顶相对于地面的径向位移为19.8cm,对
于垂直河流向地面运动则为3.1cm.因此,接缝滑移
看来是(坝体)溃决的一个重要因素,但目前的技术
分析还不能用来模拟坝体的溃决.
5结论
本文论述了三维拱坝接缝逐渐开合的非线性分
析方法.主要假定是不允许接缝滑移,压缩时应力应
变线性的特性,地面运动空间均匀分布和库水不可
压缩.一项模拟帕柯依玛坝遭受1971年地震的分析
正确地预测了压应力没有达到破坏范围-但由于忽
略了地面运动的变化以及河答的永久性缩窄,可能
过大地估计了接缝的张开程度.满库情况的重复分
析表明,接缝的分离和压应力都很大,足以使不可精
移和线性应力应变假定不再成立非线性特点的主
要形态似乎是收缩缝的张开和分离.关于这一点,最
好是有一种能包含收缩缝中削成斜面的健槽几何形
状的接缝精移机制.这种经改进的分析方法将能够
论证许多坝的地震安全性,否则,由线性分析得出的
太的拉应力会使论证陷入困境.
范建朋译自《中关拱埙抗震学术研讨舍论文
集j,1987年10月.杨超校,向世武复植
(上接第31页)但因所采用的材料本构关系,
裂缝模型,单元形态,数值处理方法上的不
同,特别是研究对象和所要求解答的问题的
不同,各单位编制的程序均有较大差异,这是
很自然的.要求获得一个能解决所有问题并
能包罗万象的程序不仅不现实,也是不必要
的.因此,送审稿中只能提出若干原则性的意
见,而没有规定得十分详尽和具体.送审稿附
录G给出了按有限元分析方法对结构进行
分析的一些原则规定.规定要求分析时考虑
混凝土和钢筋材料的非线性特性,混凝土的
各向异性及徐变等特性#提供几种有限元分
析时单元破坏的准则和结构破坏的标志,便
于分析时视实际情况应用j要求所采用的钢
筋混凝土非线性有限元分析程序必须经试验
论证,经上级专业技术机构的审查和鉴定方
可使用f在结构配筋时,荷载及材料强度应采
一
62一?
用设计值,同时计入结构系数.
结语
《水工混凝土结构设计规范》送审稿编制
过程中,贯彻了国家的技术经济政策,可使水
工混凝土结构设计做到安全可靠,经济合理,
适用耐久,技术先进,符合国家标准《水利水
电工程结构可靠度设计统一标准》规定的原
则送审稿比原规范有较多的变动和改进,较
多地增加了水工结构特点的内容,反映了我
国近年水工混凝土结构工程设计实践的经验
和理论研究的成果.
由于篇幅有限,上述简介只涉及选审稿
的一些主要内容,有关条文的背景材料和详
细论据请参阅专题研究报告.读者对本规范
送审稿阶段所定的一些原则和具体设计计算
方法,如有建议和意见,还望不吝赐教.