水電站廠房穩(wěn)定性算稿 - 水口規(guī)范

1、 工程 壩址河床式廠房（選擇廠房類型）穩(wěn)定計(jì)算算稿 工程 壩址河床式廠房（選擇廠房類型）廠房穩(wěn)定計(jì)算算稿二零二零年五月（選擇撰稿日期）審定：審查：校核：編寫：目錄一、工程簡(jiǎn)介及安全等級(jí)4二、計(jì)算內(nèi)容和目的4三、計(jì)算依據(jù)及相關(guān)參數(shù)選擇43.1 計(jì)算圖紙依據(jù)43.2 參考資料及規(guī)范43.3 相關(guān)資料43.4 計(jì)算系數(shù)取值63.5 計(jì)算成果限值63.6 計(jì)算工況及荷載效應(yīng)組合7四、計(jì)算假定及計(jì)算方法84.1 計(jì)算原則與假定84.2 計(jì)算依據(jù)及公式84.3 計(jì)算方法16五、 機(jī)組段荷載及作用位置計(jì)算175.1 機(jī)組段17六、穩(wěn)定計(jì)算226.1 抗滑穩(wěn)定計(jì)算226.2 抗浮穩(wěn)定計(jì)算226.3 法向地應(yīng)力

2、計(jì)算22七、計(jì)算結(jié)論227.1 機(jī)組段22附表A 機(jī)組段穩(wěn)定計(jì)算24廠房壩段穩(wěn)定計(jì)算算稿一、工程簡(jiǎn)介及安全等級(jí) 工程 壩址廠房為河床式廠房（選擇廠房類型），廠房裝機(jī)容量為 MW，工程規(guī)模為大(2)型工程，為五級(jí)建筑物，安全級(jí)別為級(jí)。（選擇工程規(guī)模及等級(jí)）二、計(jì)算內(nèi)容和目的對(duì) 工程 壩址河床式廠房（選擇廠房類型）： 機(jī)組段，計(jì)算分析其沿基礎(chǔ)底面的抗滑穩(wěn)定性、抗浮穩(wěn)定性、基底應(yīng)力等，是否滿足相關(guān)規(guī)范的要求。三、計(jì)算依據(jù)及相關(guān)參數(shù)選擇3.1 計(jì)算圖紙依據(jù) 工程： 階段 圖紙3.2 參考資料及規(guī)范水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn) SL 252-2000水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范 SL 266-2014水工混凝土

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 SL 191-2008水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范 DL5077-1997水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 SL 203-97 工程工程 研究報(bào)告3.3 相關(guān)資料根據(jù) 工程工程 研究報(bào)告，工程設(shè)計(jì)抗震烈度為 度（50年超越概率10），相應(yīng)地震基巖水平峰值加速度 g，其他相關(guān)計(jì)算資料如下：3.3.1 材料參數(shù)選擇（1）混凝土容重：砼=25kN/m3。（2）水容重：w=10kN/m3。（3）水下混凝土容重：砼=24kN/m3。（4）屋頂球絞網(wǎng)架自重均布荷載：q=1.0kN/m2。3.3.2 地基參數(shù) 根據(jù)工程 研究報(bào)告第 章，地基/混凝土抗剪斷強(qiáng)度參數(shù)列于下表：表3.1 地基/混凝土抗剪斷強(qiáng)度參數(shù)描

4、述fc(MPa)允許承載力(MPa)備 注地基/混凝土 根據(jù)工程 研究報(bào)告對(duì)廠區(qū)壩址覆蓋層的分析，其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值列于下表：表3.2 壩址河床覆蓋層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值編號(hào)土層描述河床以下深度(m) 密度天然含水量孔隙比狀態(tài)壓縮泊松比允許承載力抗剪滲透系數(shù)允許水力比降干飽和dsatea1-2EsRtgccm/sg/cm3g/cm3MPa1MPaMPa°MPa3.3.3 上下游水位上游：死水位： m正常蓄水位： m設(shè)計(jì)洪水位（P=1%）： m校核洪水位（P=0.1%）： m下游：最低水位： m檢修尾水位（1臺(tái)機(jī)滿發(fā)）： m正常尾水位（ 臺(tái)機(jī)滿發(fā)）： m設(shè)計(jì)洪水尾水位（P=1%

5、）： m校核洪水尾水位（P=0.1%）： m3.3.4 機(jī)電荷載資料1、 2、 3、 4、 5、 3.4 計(jì)算系數(shù)取值在進(jìn)行整體穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，部分永久作用和可變作用分項(xiàng)系數(shù)值按下表3.3取用：表3.3 荷載作用分項(xiàng)系數(shù)序號(hào)作用分類作用名稱分項(xiàng)系數(shù)值1永久作用結(jié)構(gòu)自重及永久機(jī)電設(shè)備重1.02回填土石重1.01可變作用水重1.02靜水壓力（含壓力鋼管內(nèi)水壓力）1.03浪壓力1.03.5 計(jì)算成果限值根據(jù)水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 266-2014）P21：1）對(duì)于巖基或非巖基，廠房整體抗滑穩(wěn)定和深層抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不應(yīng)小于下表3.4規(guī)定的數(shù)值：表3.4 計(jì)算成果限值表地基類別荷載組合廠房建筑物級(jí)別適

6、用公式123非巖基基本組合1.351.301.25式（4.2-2）特殊組合1.201.151.10特殊組合1.101.051.05巖基基本組合1.10式（4.2-2）特殊組合1.05特殊組合1.00基本組合3.00式（4.2-1）特殊組合2.50特殊組合2.30注：特殊組合適用于機(jī)組檢修、機(jī)組未安裝、完建及非常運(yùn)行情況，特殊組合適用于地震情況。2）抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)不應(yīng)小于1.10。3.6 計(jì)算工況及荷載效應(yīng)組合依據(jù)水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 266-2014）第五章的內(nèi)容：各荷載可按下表3.5進(jìn)行組合：表3.5 荷載組合荷載組合計(jì)算情況上游水位下游水位荷 載備注結(jié)構(gòu)自重永久設(shè)備重水重回填土重靜水

7、壓力揚(yáng)壓力浪壓力泥沙壓力土壓力冰壓力地震作用基本組合正常運(yùn)行a1上游正常蓄水位下游最低水位-a2上游設(shè)計(jì)洪水位下游設(shè)計(jì)洪水位-特殊組合機(jī)組檢修上游正常蓄水位下游檢修水位-機(jī)組未安裝1上游正常蓄水位下游最不利位-不計(jì)二期混凝土容重完建無水無水-特殊組合非常運(yùn)行上游校核洪水位下游校核洪水位-地震情況上游正常蓄水位下游最低水位-僅考慮水平地震力工況分析：（1）對(duì)于完建工況，其上、下游水位均為無水位，可以不考慮該組合狀況下的抗滑和抗浮穩(wěn)定性。（2） 四、計(jì)算假定及計(jì)算方法4.1 計(jì)算原則與假定1、廠房主機(jī)間整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力用材料力學(xué)法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算以 機(jī)組段作為一個(gè)獨(dú)立的整體，按荷載組合分別進(jìn)行。2

8、、由于該項(xiàng)目廠房所處位置地基為巖基（選擇地基類型），所以在計(jì)算廠房抗滑穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)用抗剪斷強(qiáng)度公式<公式（4.2-2.1）>進(jìn)行計(jì)算。（選擇抗滑穩(wěn)定性計(jì)算公式）3、計(jì)算時(shí)，不考慮泥沙壓力、風(fēng)荷載、雪荷載、冰荷載的影響。3、廠房?jī)?nèi)機(jī)電設(shè)備重量計(jì)算固定的主要設(shè)備，不考慮附屬設(shè)備及非固定設(shè)備重量，計(jì)算時(shí)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值。4、不考慮防滲帷幕對(duì)揚(yáng)壓力的折減。（選擇是否考慮揚(yáng)壓力的折減）5、為計(jì)算荷載組合的最大值：檢修水位按 臺(tái)機(jī)滿發(fā)水位計(jì)算。6、抗震計(jì)算時(shí)，廠房建筑物只考慮水平向地震作用。采用擬靜力法計(jì)算地震慣性力與地震動(dòng)水壓力。4.2 計(jì)算依據(jù)及公式根據(jù)水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范（DL 5077

9、-1997）、水工建筑物地震抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 203-97）、水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 266-2014），相關(guān)地基廠房整體穩(wěn)定分析及荷載計(jì)算方法，有如下規(guī)定：（一）一般規(guī)定1、地面廠房整體穩(wěn)定分析應(yīng)根據(jù)地基情況、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工條件進(jìn)行。具體可包括下列內(nèi)容： 1）廠房沿建基面的抗滑穩(wěn)定計(jì)算。廠房地基無控制性軟弱滑移結(jié)構(gòu)面分布，計(jì)算不考慮深層抗滑穩(wěn)定。（本算稿不涉及深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算） 2）廠房基礎(chǔ)面法向應(yīng)力計(jì)算。 3）廠房抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算。2、廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力宜采用下列方法計(jì)算： 1）材料力學(xué)法。 2）位于復(fù)雜地基上的大型水電站廠房，除用材料力學(xué)法計(jì)算外，可采用有限元法或其他合適的方法進(jìn)行復(fù)

10、核計(jì)算。3、廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力計(jì)算，以 機(jī)組段作為獨(dú)立的單元，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和荷載組合情況進(jìn)行計(jì)算。（二）抗滑穩(wěn)定計(jì)算巖基上廠房整體抗滑穩(wěn)定可按抗剪斷強(qiáng)度公式（4.2-2.1）或抗剪強(qiáng)度公式（4.2-2.2）進(jìn)行計(jì)算：1 抗剪斷強(qiáng)度按式（4.2-1）計(jì)算：巖基 K'=f'W+c'AP （4.2-2.1）式中：K'按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f'、c'巖基上廠房基礎(chǔ)底面與地基間接抗剪斷摩擦系數(shù)及凝聚力，kPa；A滑動(dòng)面受壓部分的計(jì)算截面積，m2；W全部荷載對(duì)滑動(dòng)面的法向分力值（包括揚(yáng)壓力），kN；P全部荷載對(duì)滑動(dòng)面的切向分力值（包括揚(yáng)壓力）

11、，kN。2 抗剪強(qiáng)度按式（4.2-2）計(jì)算：巖基或非巖基 K=fWP （4.2-2.2）式中：K按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f滑動(dòng)面的的抗剪摩擦系數(shù)；（三）抗浮穩(wěn)定計(jì)算廠房抗浮穩(wěn)定應(yīng)符合下列規(guī)定：1 任何情況下，抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)不應(yīng)小于1.1。2 抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)按式（4.2-3.1）計(jì)算：Kf=WU （4.2-3.1）式中 Kf抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)；W機(jī)組段（或安裝間段）的全部重量（力），kN；U作用于機(jī)組段（或安裝間段）的揚(yáng)壓力總和，kN；（四）法向應(yīng)力計(jì)算廠房基底面上的法向應(yīng)力可按式（4.2-4.1）進(jìn)行計(jì)算：=WA±MxyJx±MyxJx （4.2-4.1）式中

12、廠房基底面上的法向正應(yīng)力，kPa；W作用于機(jī)組段（或安裝間段）上全部荷載（包括或不包括揚(yáng)壓力）在計(jì)算截面上法向分力的總和， kN；A廠房地基計(jì)算截面受壓部分的面積，m2；當(dāng)尾水管底板為分離式或厚度較薄，不能將荷載有效傳遞到其下地基時(shí)，則此部分底板不應(yīng)計(jì)入計(jì)算截面；Mx、My作用于機(jī)組段（或安裝間段）上全部荷載（包括或不包括揚(yáng)壓力）對(duì)計(jì)算截面形心軸X、Y的力矩總和，kNm；x、y計(jì)算截面上計(jì)算點(diǎn)至形心軸X、Y的距離，m；Jx、Jy計(jì)算截面對(duì)形心軸X、Y的慣性矩，m4。（五）法向應(yīng)力要求（1）巖基上廠房基底面的法向應(yīng)力采用材料力學(xué)法計(jì)算時(shí)，應(yīng)符合下列要求：1 廠房基底面的最大壓應(yīng)力不應(yīng)超過地基允許

13、承載力。在地震情況下地基持力層允許承載力可適當(dāng)提高。2 廠房基底面的最小法向應(yīng)力（計(jì)算揚(yáng)壓力）應(yīng)滿足下列規(guī)定：1） 河床式廠房除地震情況外都不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，地震情況允許出現(xiàn)不大于0.1MPa的拉應(yīng)力。2） 壩后式及岸邊式廠房，正常運(yùn)行情況下不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力；特殊組合允許出現(xiàn)不大于0.1MPa的局部拉應(yīng)力；特殊組合如出現(xiàn)大于0.2MPa的拉應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)行專門論證。（2）非巖基上廠房地基允許承載力可按GB 50265的有關(guān)規(guī)定計(jì)算確定。對(duì)軟基上的重要廠房應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況經(jīng)綜合分析后確定。非巖基上廠房基礎(chǔ)底面平均基底應(yīng)力不應(yīng)大于地基允許承載力；基底最大應(yīng)力不應(yīng)大于1.2倍地基允許承載力。非巖基上廠房基礎(chǔ)底

14、面法向應(yīng)力不均勻系數(shù)的允許可按下表4.1采用。表4. 1 不均勻系數(shù)的允許值地基土質(zhì)荷 載 組 合基本組合特殊組合松軟1.52.0中等堅(jiān)實(shí)2.02.5堅(jiān)實(shí)2.53.0注1：對(duì)于重要的大型廠房，不均勻系數(shù)的允許值宜按表列值適當(dāng)減小。注2：對(duì)于地震情況不均勻系數(shù)的允許值可適當(dāng)增大。（六）揚(yáng)壓力對(duì)于河床式廠房，其底面的揚(yáng)壓力分布圖形，可按巖基上的實(shí)體重力壩情況確定?？紤]到計(jì)算底面上游側(cè)有防滲帷幕，可考慮對(duì)揚(yáng)壓力進(jìn)行折減，折減系數(shù)可相比排水孔的略高一些，取其滲透壓力強(qiáng)度系數(shù)（即揚(yáng)壓力的折減系數(shù)）為：= 。按實(shí)體重力壩計(jì)算其壩底面揚(yáng)壓力分布如下圖：（若不考慮揚(yáng)壓力折減，請(qǐng)對(duì)該部分進(jìn)行修改）1排水孔或防滲

15、帷幕中心線圖4.1 廠房底面揚(yáng)壓力分布混凝土壩、水閘和水電站廠房等建筑物的揚(yáng)壓力，應(yīng)按垂直作用于計(jì)算截面全部截面積上的分布力計(jì)算。作用于建筑物計(jì)算截面上的揚(yáng)壓力分布圖形，應(yīng)根據(jù)不同的水工結(jié)構(gòu)型式，上、下游計(jì)算水位，地基地質(zhì)條件及防滲、排水措施等情況確定。確定揚(yáng)壓力分布圖形時(shí)的上、下游計(jì)算水位，應(yīng)與計(jì)算靜水壓力代表值的上、下游計(jì)算水位一致。計(jì)算截面上的揚(yáng)壓力代表值，應(yīng)根據(jù)該截面上的揚(yáng)壓力分布圖形計(jì)算確定。對(duì)于該工程，在計(jì)算揚(yáng)壓力時(shí)，將考慮揚(yáng)壓力的折減。（七）浪壓力計(jì)算（請(qǐng)從下面兩種擋水型式中選取，并刪除另外一種計(jì)算型式）直墻式擋水建筑物上的浪壓力作用于鉛直迎水面建筑物上的浪壓力，應(yīng)根據(jù)建筑物迎水

16、面前的水深，按以下三種波態(tài)分別計(jì)算：圖4.2 直墻式擋水建筑物的浪壓力分布a）當(dāng)HHcr和HLm2時(shí)，浪壓力分布如圖4.2（a）所示，單位長(zhǎng)度上的浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：Pwk=14wLm(h1%+hz) （4.2-7.1）式中：Pwk單位長(zhǎng)度迎水面上的浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m）；w水的重度（kN/m3）；Lm平均波長(zhǎng)（m）；h1%累積頻率為1%的波高（m）；H擋水建筑物迎水面前的水深（m）；hz波浪中心線至計(jì)算水位的高度（m），按下式計(jì)算：hz=h1%2Lmcth2HLm （4.2-7.2）Hcr使波浪破碎的臨界水深（m），按下式計(jì)算：Hcr=Lm4lnLm+2h1%Lm-2h1% （4.2-

17、7.3）b）當(dāng)HHcr，但H<Lm2時(shí)，浪壓力分布如圖4.2（b）所示，單位長(zhǎng)度上的浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：Pwk=12h1%+hzwH+p1f+Hp1f （4.2-7.4）式中：p1f建筑物底面處的剩余浪壓力強(qiáng)度（kN/m2），按下式計(jì)算：p1f=wh1%sech2HLm （4.2-7.5）c）當(dāng)H<Hcr時(shí)，浪壓力分布如圖4.2（c）所示，單位長(zhǎng)度上的浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：Pwk=12p01.5-0.5h1%+0.7+H （4.2-7.6）式中：建筑物底面的浪壓力強(qiáng)度折減系數(shù)。當(dāng)H1.7h1%時(shí)，采用0.6；當(dāng)H>1.7h1%時(shí)，采用0.5.p0計(jì)算水位處的浪壓力強(qiáng)度（

18、kN/m2），按下式計(jì)算：p0=Kiwh1% （4.2-7.7）Ki底坡影響系數(shù)，按表4.2采用。表4.2 底坡影響系數(shù)Ki底坡i1/101/201/301/401/501/601/80<1/100Ki值1.891.611.481.411.361.331.291.25注：底坡i采用建筑物迎水面前一定距離內(nèi)的平均值斜坡式擋水建筑物上的浪壓力對(duì)于1.5m5的混凝土整體式或裝配式單坡護(hù)面板上的浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值，可按圖4.3壓力強(qiáng)度分布計(jì)算的合力確定。圖中有關(guān)參數(shù)可按下列各項(xiàng)計(jì)算。圖4.2 斜坡式混凝土護(hù)面板上的浪壓力分布a）斜坡上最大受力點(diǎn)的浪壓力強(qiáng)度按下式計(jì)算：pm=KpK1K2K3whs （4

19、.2-7.1）式中：pm最大浪壓力強(qiáng)度（kN/m3）；Kp頻率換算系數(shù)，采用1.35；K1系數(shù)，按下式計(jì)算：K1=0.85+4.8hsLm+m(0.028-1.15hsLm) （4.2-7.2）K2系數(shù)，按表4.2采用；K3浪壓力相對(duì)強(qiáng)度系數(shù)，按表4.3采用；hs有效波高（m），約相當(dāng)于累積頻率為14%的波高。表4.2 系數(shù)K2的值Lm/hs1015202535K21.001.151.301.351.48表4.3 浪壓力相對(duì)強(qiáng)度系數(shù)K3hs（m）0.51.01.52.02.53.03.54.0K33.72.82.32.11.91.81.751.7b）斜坡上最大浪壓力強(qiáng)度作用點(diǎn)距計(jì)算水位的垂直高

20、度Zm按下式計(jì)算：Zm=A+1m2(1-2m2+1(A+B) （4.2-7.3）式中：A=hs0.47+0.023Lmhs1+m2m2 （4.2-7.4）B=hs0.95-0.84m-0.25hsLm （4.2-7.5）當(dāng)Zm<0時(shí)，取Zm=0。c）圖4.2中l(wèi)i（i=1，2，3，4）按下列各式確定：l1=0.0125Ll2=0.0325Ll3=0.0265Ll4=0.0675L （4.2-7.6）式中：L=mLm4m2-1 （4.2-7.7）圖4.2中波浪爬高R1%，可按本小節(jié)第（八）部分波浪要素計(jì)算確定。（八）波浪要素計(jì)算（根據(jù)需要選擇下面三種計(jì)算公式中的一種，并刪除另外兩種計(jì)算公式

21、）本水庫屬平原、濱海地區(qū)水庫，宜按莆田試驗(yàn)站公式計(jì)算：ghmv02=0.13th0.7gHmv020.7th0.0018gD/v020.450.13th0.7gHm/v020.7gTmv0=13.9ghmv020.5式中：hm平均波高（m）；Tm平均波周期（s）；v0計(jì)算風(fēng)速（m/s）；D風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度（m）；Hm水域平均水深（m）；g重力加速度，9.81m/s2。本水庫屬丘陵、平原地區(qū)水庫，宜按鶴地水庫公式計(jì)算（適用于水庫較深、v0<26.5m/s及D<7.5km）：gh2%v02=0.00625v018gDv0213gLmv02=0.0386gDv0212式中：h2%累積頻率為2%的

22、波高（m）；Lm平均波長(zhǎng)（m）；本水庫屬內(nèi)陸?yīng)M谷水庫，平均浪高、平均波長(zhǎng)按官廳水庫公式計(jì)算（適用于v0<20m/s及D<20km）：ghv02=0.0076v0-112gDv0213gLmv02=0.331v0-12.15gDv0213.75式中：h當(dāng)gDv02=20250時(shí)，為累積頻率5%的波高h(yuǎn)5%；當(dāng)gDv02=2501000時(shí)，為累積頻率10%的波高h(yuǎn)10%；（該部分可根據(jù)需要進(jìn)行取舍）平均波長(zhǎng)Lm與平均波周期Tm可按下式換算：Lm=gTm22th2HLm對(duì)于深水波，即當(dāng)H0.5Lm時(shí)，上工可簡(jiǎn)化為：Lm=gTm22平均波長(zhǎng)、平均波周期與建筑物迎水面前水深的換算值也可由規(guī)范

23、水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范DL 5077中的相關(guān)表格進(jìn)行查取。（九）地震慣性力計(jì)算廠房建筑物抗震計(jì)算可只考慮水平向地震作用。1級(jí)壅水廠房應(yīng)按動(dòng)力法進(jìn)行抗震計(jì)算，其余各級(jí)廠房可采用擬靜力法進(jìn)行計(jì)算并符合下列規(guī)定：1 當(dāng)采用擬靜力法計(jì)算地震作用時(shí)，沿廠房高度作用于質(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值應(yīng)按式（4.2-9.1）計(jì)算：Fi=0.25ahiGEi/g （4.2-9.1）式中 Fi作用在質(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值，kN；ah水平向設(shè)計(jì)地震加速度，m/s2，按表4.4取值，或根據(jù)專門的地質(zhì)危險(xiǎn)性分析提供的基巖峰值加速度成果確定，根據(jù)工程 研究報(bào)告，取h= ；i質(zhì)點(diǎn)i的動(dòng)態(tài)分布系數(shù)，按表4.5取值；G

24、Ei集中在質(zhì)點(diǎn)i的重力作用標(biāo)準(zhǔn)值，kN。表4.4 水平向設(shè)計(jì)地震加速度代表值ah設(shè)計(jì)烈度789ah0.1g0.15g0.2g0.3g0.4g 注：g 為重力加速度，m/s2。表4.5 廠房水平地震動(dòng)加速度動(dòng)態(tài)分布系數(shù)i廠房河床式壩后式、岸邊式水平向（順河流向） 注：H為廠房總高度；H1為廠房下部結(jié)構(gòu)高度；H2為廠房上部結(jié)構(gòu)高度。（十）地震動(dòng)水壓力該工程壩體型式可按重力壩進(jìn)行計(jì)算，采用擬靜力法計(jì)算重力壩總地震動(dòng)力壓力時(shí)，可按下述進(jìn)行計(jì)算。單位寬度壩面的總地震動(dòng)水壓力作用在水面以下0.54H0處，其代表值F0應(yīng)按下式計(jì)算：F0=0.65ahwH02 （4.2-10.1）式中 F0總地震動(dòng)水壓力代表

25、值，kN；地震作用的效應(yīng)折減系數(shù)，除另有規(guī)定外，取0.25；w水體質(zhì)量密度標(biāo)準(zhǔn)值，取w=1×103kg/m3；H0水深，m。4.3 計(jì)算方法計(jì)算方法：將計(jì)算獨(dú)立單元作為一個(gè)整體，再通過整齊劃分成每個(gè)獨(dú)立的小個(gè)體，采用材料力學(xué)的方法計(jì)算出獨(dú)立個(gè)體的形心位置。對(duì)每個(gè)獨(dú)立的個(gè)體進(jìn)行疊加來計(jì)算相應(yīng)的數(shù)值。計(jì)算軟件：對(duì)于手動(dòng)計(jì)算較為復(fù)雜，故利用EXCEL表格的計(jì)算功能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。五、 機(jī)組段荷載及作用位置計(jì)算5.1 機(jī)組段根據(jù)廠房壩段布置確定 機(jī)組段基礎(chǔ)面，建立坐標(biāo)系。求出該機(jī)組段全部荷載（廠房 機(jī)組段各部分混凝土結(jié)構(gòu)自重、機(jī)電設(shè)備、水重、揚(yáng)壓力、靜水壓力、浪壓力、水平向地震作用等）的大小及

26、其形心投影在水平面坐標(biāo)系的位置。該部分各結(jié)構(gòu)自重按其幾何尺寸計(jì)算確定，上層混凝土結(jié)構(gòu)容重按25kN/m3來計(jì)算，水下混凝土結(jié)構(gòu)容重按24kN/m3來計(jì)算。5.1.1 確定計(jì)算坐標(biāo)系將 機(jī)組段的基礎(chǔ)作用面單獨(dú)分離出來，以其幾何中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，廠縱方向作為X軸，廠橫方向作為Y軸。受壓滑動(dòng)面計(jì)算截面積為：A= m× m= m2廠縱方向指 方向，廠橫方向指 方向，建立以下坐標(biāo)系，如下圖5.1.1所示：（對(duì)廠縱與廠橫方向進(jìn)行規(guī)劃）圖5.1.1 計(jì)算坐標(biāo)系對(duì)于豎向荷載，取向下為正，向上為負(fù)。對(duì)于水平向荷載，為保證計(jì)算出來的水平荷載作用下的彎矩值在坐標(biāo)系中表達(dá)出來的與規(guī)定方向相同，其正方向應(yīng)如圖

27、5.1.1中所示相同。對(duì)于作用彎矩，根據(jù)右手法則，與坐標(biāo)軸方向相同為正，方向相反為負(fù)。對(duì)于豎直向下的荷載對(duì)計(jì)算截面產(chǎn)生的彎矩值Mx，當(dāng)Y坐標(biāo)值為正時(shí)，彎矩方向與坐標(biāo)軸方向相反，故應(yīng)取負(fù)值；對(duì)于彎矩值My，當(dāng)X坐標(biāo)值為正時(shí)，彎矩方向與坐標(biāo)軸方向相同，故應(yīng)取正值。5.1.2 結(jié)構(gòu)自重為方便計(jì)算水平地震力，根據(jù)表4.5中河床式廠房的層高劃分，對(duì)結(jié)構(gòu)自重分塊計(jì)算的塊體按地震動(dòng)態(tài)分布系數(shù)的突變位置劃分成不同的塊體，分別計(jì)算。根據(jù)基本數(shù)學(xué)與材料力學(xué)的計(jì)算方法，把不同塊體的自重統(tǒng)計(jì)到EXCEL表格中進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算具體計(jì)算表格參見附表A中表A.1“結(jié)構(gòu)自重計(jì)算表”。5.1.3 設(shè)備自重在計(jì)算設(shè)備自重時(shí)，僅考

28、慮永久固定設(shè)備的荷載，計(jì)算考慮： 等設(shè)備自重。根據(jù)機(jī)電提供的設(shè)備資料進(jìn)行計(jì)算，并把結(jié)果統(tǒng)計(jì)在EXCEL表格中進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，具體計(jì)算表格參見附表A中表A.2“永久設(shè)備自重計(jì)算表”。5.1.4 水自重計(jì)算自重時(shí)，除計(jì)算廠房?jī)?nèi)部空腔體積內(nèi)充水自重外，還應(yīng)計(jì)算上下游水位作用在廠房底板上的水自重，并因根據(jù)不同工況及不同水位進(jìn)行計(jì)算。具體計(jì)算表格參見附表A中表A.3“水自重計(jì)算表”。5.1.5 揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力應(yīng)對(duì)各工況下的揚(yáng)壓力進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)，在計(jì)算時(shí)考慮防滲帷幕對(duì)揚(yáng)壓力的折減。具體計(jì)算表格參見附表A中表A.4“揚(yáng)壓力計(jì)算表”。5.1.6 靜水壓力靜水壓力應(yīng)針對(duì)各工況上下游水位進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)。靜水壓力值以向下游

29、為正、向上游為負(fù)。具體計(jì)算表格參見附表A中表A.5“靜水壓力計(jì)算表”。5.1.7 浪壓力浪壓力在計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的上游設(shè)計(jì)水位來分別計(jì)算對(duì)應(yīng)水位下的浪壓力。1、基本參數(shù) 設(shè)計(jì)風(fēng)速： 正常蓄水位 v01= m/s 設(shè)計(jì)洪水位 v02= m/s 校核洪水位 v03= m/s 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度D： 正常蓄水位 D1= m 設(shè)計(jì)洪水位 D2= m 校核洪水位 D3= m2、波浪要素及浪壓力計(jì)算正常蓄水位 正常蓄水位 m 迎水面水深 H= = m 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度 D0= m 計(jì)算風(fēng)速 v0= m/s浪壓力計(jì)算過程如下：（可適當(dāng)補(bǔ)充計(jì)算過程，計(jì)算公式參見上文描述）對(duì)于單位長(zhǎng)度上的浪壓力Pwk計(jì)算結(jié)果如下：浪壓力作用點(diǎn)

30、至計(jì)算水位的高度計(jì)算結(jié)果如下：浪壓力作用點(diǎn)至計(jì)算底面的高度H1可按下式計(jì)算：設(shè)計(jì)洪水位 設(shè)計(jì)洪水位 m 迎水面水深 H= = m 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度 D0= m 計(jì)算風(fēng)速 v0= m/s浪壓力計(jì)算過程如下：（可適當(dāng)補(bǔ)充計(jì)算過程，計(jì)算公式參見上文描述）對(duì)于單位長(zhǎng)度上的浪壓力Pwk計(jì)算結(jié)果如下：浪壓力作用點(diǎn)至計(jì)算水位的高度計(jì)算結(jié)果如下：浪壓力作用點(diǎn)至計(jì)算底面的高度H1可按下式計(jì)算：校核洪水位 校核洪水位 m 迎水面水深 H= = m 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度 D0= m 計(jì)算風(fēng)速 v0= m/s浪壓力計(jì)算過程如下：（可適當(dāng)補(bǔ)充計(jì)算過程，計(jì)算公式參見上文描述）對(duì)于單位長(zhǎng)度上的浪壓力Pwk計(jì)算結(jié)果如下：浪壓力作用點(diǎn)至計(jì)算水位的

31、高度計(jì)算結(jié)果如下：浪壓力作用點(diǎn)至計(jì)算底面的高度H1可按下式計(jì)算：通過上面的計(jì)算，還應(yīng)將其歸并到各個(gè)工況下進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果列入EXCEL中進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，具體計(jì)算表格參見附表A中表A.6“浪壓力計(jì)算表”。5.1.8 地震慣性力水平地震加速度分布系數(shù)：從EL. M到EL. m為1.0；從EL. m到EL. m為1.0到 ；從EL. M到EL. m為 到 。如圖5.1所示。由于地震荷載可以為正（指向廠房下游），也可以為負(fù)（指向廠房上游），所以與其他荷載疊加時(shí)應(yīng)該考慮其對(duì)結(jié)構(gòu)不利方向。圖5.1 水平地震加速度分布系數(shù)對(duì)于地震慣性力，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)自重與設(shè)備自重分別計(jì)算其地震慣性力，對(duì)于大體積混凝土，應(yīng)在

32、地震加速度分布系數(shù)分界高程位置處分離，作分別計(jì)算，而不應(yīng)整體計(jì)算。由于在5.1.2與5.1.3節(jié)中已經(jīng)對(duì)結(jié)構(gòu)塊體及設(shè)備自重按照地震作用下的高程進(jìn)行劃分，所以在計(jì)算地震慣性力是僅按公式（4.2-9.1）計(jì)算慣性力即可，而各計(jì)算塊體的重心高程還需要測(cè)量計(jì)算。將廠房計(jì)算機(jī)組段地震工況下的水平地震慣性力，列入EXCEL當(dāng)中進(jìn)行輔助計(jì)算，具體計(jì)算表格參見附表A中表A.7“地震慣性力計(jì)算表”。5.1.9 地震動(dòng)水壓力地震工況下，廠房上游為正常蓄水位EL. m，下游為最低尾水位EL. m，上游水位較下游水位高，地震工況下上下游均存在動(dòng)水壓力。動(dòng)水壓力作用寬度為：B0= m，上游水深為：H01= m，下游水深為：H02= m，水的容重為：w=wg=10kN/m3。單位寬度上的上游動(dòng)水壓力代表值為：F01= kN，單位寬度上的下游動(dòng)水壓力代表值為：F02= kN。作用點(diǎn)的位置：上游動(dòng)水壓力作用點(diǎn)距離底板底面的高度為：h1= m，下游動(dòng)水壓力作用點(diǎn)距離底板底面的高度為：h2= m。上下游動(dòng)力壓力及對(duì)應(yīng)彎矩值如下上游地震動(dòng)水壓力值為：Pu=F01×B0= kN，方向?yàn)轫標(biāo)鞣较颍鄬?duì)應(yīng)的動(dòng)水壓力彎矩值為：Mw1=Pu×