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水电设计
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拱坝强度设计准则初步研究
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、混凝土强度特性、混
凝土试件的比尺效应等进行丁仿真研究·并以混凝土微观裂睬起裂点强度作为大埂混凝土的容许使用强度采
用分项系数研究、。
,可为我国拱坝规范的修订提供重要参考。
关键调混凝土拱坝强度设计准刚极限状态仿真研究混凝土强度
前言
目前,大坝强度安全设计国内外均沿用传统的容许应力设计法,安全系数为经验取值,由
于忽略了影响拱坝安全的许多因素所存在的不定性,并与当前具有较高精度的数值解不相匹
配,因此不能真实反映大坝的实际安全度。
随着科技的进步和工程经验的不断积累,对荷载作用及其效应、材料抗力特性、结构破坏
过程及破坏机理等的研究,不断深化与完善,提高了设计仿真程度,使数理统计及概率分析方
法用于大坝强度分析具备了条件。因此,可以以数理统计及概率分析为基础,把设计中各种基
本变量,均用设计代表值和反映变量随机性的分项系数来表示,采用分项系数极限状态设计法
建立强度安全的状态方程,最后仍概括成单一安全系数的形式来表征。这样,既保持了传统安
全系数设计法的形式和连续性,又能反映实践经验的总结和现代科技发展的进程,反映计算与
试验所能达到的仿真程度,是一种既符合传统习惯,又能向全概率分析过渡的最好设计方法。
分项系数极限状态方程
用分项系数极限状态设计法判别大坝安全度时,要求大坝实际的作用效应真实应力小
于或等于大坝混凝土在某种工作状态下的极限承载能力。即
· ≤·
式中为坝体在荷载代表值作用下,接某规定计算模型分析得到的坝体应力计算值为
坝体混凝土强度标准值为作用效应分项系数; 为抗力分项系数。
。主要是对计算应力与真实应力之间差异的修正,包含以下影响因素的组合:
荷载代表值不定性的影响
计算模型仿真程度的影响;
基础约束条件不确定性的影响;
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荷载组合的随机性影响。
,表示坝体混凝土在某规定工作状态下的极限承载能力,即坝体混凝土容许使用强
度。通常为某规定形式及尺寸试件的极限强度,按概率分布的某低分位值取用。抗力分项系
数,显然是下列因素的组合:
混凝土强度标准值折减成预定工作状态下的容许使用强度的折减系数置。;
大体积混凝土极限强度与代表试件极限强度即标准强度之间比尺效应的修正
;
大体积混凝土在复杂受力状态下的极限强度修正,;
混凝土容许使用强度的时间效应影响,。
假定上述作用效应与材料抗力的各种因素均互相独立,则可表示为:
, · · . ·
· · 女·
上述分析中,尚应反映不屙大坝等级或不同设计基准期、结构几何参数的不准确性以及
各分项系数定量分析的误差等影响,这可归纳为与大坝等级有关的附加安全系数,反映在
公式并改写成极限平衡式为:
,· / · 。≥.
将式、代入式,整理后得到:
一