混凝土大壩的抗震安全評價（一）
發布時間：2010-01-14 共2頁
2.2 采用兩級地震設防標準 以美國為代表的一些國家，采用兩級地震設防標準。這也是目前許多國家壩工抗震設計中的一種趨勢。美國墾務局在1970年以前，大壩設計地震加速度采用0.1g，1974年以后提出設計基準地震DBE與最大可信地震MCE兩級設防的概念。美國大壩委員會1985年起草并經國際大壩委員會1989年公布的《大壩地震系數選擇導則》，明確了使用安全運行地震動OBE與最大設計地震動MDE兩級設防的地震動參數選擇原則。按照這一準則，在安全運行地震OBE作用時，大壩應能保持運行功能，所受震害易于修復。故一般可進行彈性分析，并采用容許應力準則。在最大設計地震MDE作用時，要求大壩至少能保持蓄水能力。這表示可容許大壩出現裂縫，但不影響壩的整體穩定，不發生潰壩。同時，大壩的泄洪設備可以正常工作，震后能放空水庫。OBE一般選為100年內超越概率50%(重現期145年)的地震動水平，以Housner為首的美國大壩安全委員會則建議DBE的重現期為200年，經過經濟上合理性的論證時，還可適當延長。關于MDE的概率水準或重現期，沒有作明確規定。值得注意的是MDE的決定一般都和大壩的失事后果相聯系，只對特別重要的壩，才令MDE等于MCE。確定MCE，一般有確定性方法(地質構造法)和概率法等兩種方法，國際大壩委員會的導則認為，就目前的認識水平而言，不可能明確規定必須采用哪種方法。建議同時采用兩種方法，并應用工程經驗進行判斷。
采用兩級設防水準有待解決的問題是MDE作用時，如何檢驗大壩的安全性。目前還沒有取得共同的認識，但是近年來已受到許多國家的關注，并且已有了一定的進展。這方面有代表性的是加拿大大壩安全委員會1995年制定的《大壩安全導則》，將大壩按其失事后果區分為4類：①非常小 無傷亡，除大壩本身外，無經濟損失；②小 無預期傷亡，中等損失；③高 若干傷亡，較大損失；④很高 大量人員傷亡，很高震害損失。最大設計地震MDE的年超越概率AEF按大壩失事后果確定：①失事后果小的壩：1/100<AEF<1/1000;②失事后果高的壩：1/1000<AEF<1/10000；③失事后果很高的壩：AEF=1/10000.加拿大的BC Hydro公司又將上述準則進一步具體化，按極端情況下的生命損失(LOL)以及社會經濟、財政和環境損失(SFE)的金額來區分失事后果的大小：①非常小：LOL<0.01，SFE<10萬加元；②小：0.01<LOL<1,10萬加元<SFE<1000萬加元；③高，1<LOL<100,1000萬加元<SFE<10億加元；④很高：100<LOL<10000，10億加元<SFE<1000億加元；⑤特殊高：LOL>10 000,SFE>1000億加元。關于MDE的年超越概率，正在進一步制訂便于操作的準則，但尚未獲得最終結果。關于安全評價方法，他們也在研究，認為計算應力只是一個中間步驟，希望確定壩的地震失效模式，了解開裂后壩的動力特性。
歐洲許多國家大都參照國際大壩委員會制定的準則進行考慮。例如，法國按近1000年內發生的最大區域地震在最不利位置處發生時確定MCE，而DBE則按大壩運行期內可能發生一次的地震規模確定。意大利基本上以國際大壩委員會的準則為基礎。南斯拉夫大壩MDE的重現期選為1000至10000年，按失事后果確定。瑞士重要大壩的安全評價按MCE考慮，小壩參照房屋建筑的要求考慮。瑞士電力工程服務公司為伊朗若干拱壩(壩高100m左右)進行的抗震設計，MCE的平均重現期定為2000年左右。其地震加速度值約為DBE的兩倍。MCE作用時容許大壩開裂，要求檢驗被裂縫分割的壩體的動態穩定。假設強震時拱壩的結構縫、水平施工縫以及壩基接觸面上裂縫均張開，按各壩塊為剛體的假設分析裂后壩的穩定性，要求各壩塊的相對變形和轉動不使壩喪失穩定，不發生壩塊墜落。按照他們的經驗，設計良好的拱壩，壩的剖面基本上由DBE工況確定。此外，我國臺灣按失事的危險性將大壩分為3類，1類MDE=MCE;2類DBE<MDE<MCE；3類OBE<MDE<DBE.其中DBE的重現期為100年，OBE的重現期為25年。
2.3 我國現行規范標準[10] 我國現行的水工建筑物抗震設計規范標準雖然采用了極限狀態的計算公式，實質上仍然是以彈性分析為主的容許應力標準，按計算出的最大拉應力來控制壩的安全性。采用一級設防標準，選擇的設計地震加速度，對基本烈度(50年超越概率10%，重現期475年)為Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度區的場地，分別取為0.1g，0.2g和0.4g.只是對設計烈度小于8度，壩高小于70m的2級或3級的混凝土重力壩和拱壩，容許采用擬靜力法分析，引入地震作用效應折減系數ξ=0.25.但對重要大壩，則需將設計地震加速度的水準提高到100年超越概率2%(重現期4950年).地震作用采用反應譜法進行彈性分析，適當提高結構的阻尼比(拱壩3%-5%)，材料強度取值也適當提高，混凝土動態強度較靜態強度提高30%，動態抗拉強度取為動態抗壓強度的10%.計入結構重要性系數，設計狀況系數，結構系數和材料分項系數影響后，混凝土的抗拉強度設計值約為材料抗壓強度標準值的0.132倍。
