混凝土重力坝设计规范版.docx

目 次前 言1 范围2 引用标准3 总则4 术语、符号5 重力坝布置6 坝体结构和泄水建筑物型式7 泄水建筑物的水力设计8 结构计算基本规定9 坝体断面设计10 坝基处理设计11 坝体构造12 坝体防裂及温度控制13 观测设计附录A (标准的附录) 堰面曲线、堰面压力及反弧段半径附录B (标准的附录) 坝身泄水孔体型设计附录C (标准的附录) 水力设计计算公式附录D (标准的附录) 坝基、坝体抗滑稳定抗剪断参数值附录E (标准的附录) 实体重力坝的应力计算公式附录F (标准的附录) 坝基深层抗滑稳定计算附录G (标准的附录) 坝体温度和温度应力计算条文说明1 范 围本规范规定了重力坝的布置、结构计算、设计原则、温度控制和观测等技术要求。 本规范适用于水利水电大、中型工程岩基上的1、2、3级混凝土重力坝的设计，4、5级混凝土重力坝设计可参照使用。对于坝高大于200m的混凝土重力坝设计，应作专门研究。2 2 引用标准3 3 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB5019994 水利水电工程结构可靠度设计统一标准 GB5020194 防洪标准 DLT503995 水利水电工程钢闸门设计规范 DLT50571996水工混凝土结构设计规范 DL50731997 水工建筑物抗震设计规范 DL50771997 水工建筑物荷载设计规范 DLT50821998水工建筑物抗冰冻设计规范 SD10582 水工混凝土试验规程 SD30388 水电站进水口设计规范 SDJ121978 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分) (试行) 及补充规定 SDJ33689 混凝土大坝安全监测技术规范(试行) SL4894 水工碾压混凝土试验规程3 总 则3.0.1 本规范是根据GB50199规定的原则制定的。3.0.2 在本规范中未涉及的部分应执行本行业或其它行业相应的设计规范。3.0.3 混凝土重力坝按其坝高分为低坝、中坝和高坝。坝高在30m以下为低坝，坝高在30m70m为中坝，坝高在70m以上为高坝。4 术语、符号4.1 术 语4.1.1 坝高dam height 建基面的最低点(不包括局部深槽、井或洞) 至坝顶的高度。4.1.2 混凝土实体重力坝concrete solid gravity dam 整个坝体除若干小空腔外均用混凝土填筑的重力坝。4.1.3 碾压混凝土重力坝roller compacted concrete gravity dam 将干硬性的混凝土拌和料分薄层摊铺并经振动碾压密实而成的重力坝。4.1.4 混凝土空腹重力坝concrete hollow gravity dam 在坝的腹部沿坝轴线方向布置有大尺度空腔的混凝土重力坝。4.1.5 混凝土宽缝重力坝concrete slotted gravity dam 两个坝段之间的横缝中部扩宽成空腔的混凝土重力坝。4.1.6 宽尾墩endflared pier 后段加宽成鱼尾状的溢流坝闸墩。4.1.7 联合消能combined energy dissipation 指宽尾墩与挑流鼻坎、宽尾墩与底流消力池、宽尾墩与戽式消力池等联合运用消能。4.1.8 扭曲式挑坎distorted type flip bucket 底面扭曲、坎顶不等高并与流向成一定夹角的挑坎。4.1.9 窄缝式挑坎slittype flip bucket 急流出口处的泄槽边墙急剧收缩形成窄缝的挑坎。4.1.10 气温骤降sudden temperature drop 日平均气温在2d6d内连续下降超过5者为气温骤降或寒潮。4.1.11 基础温差foundation temperature difference 指基础约束区范围内，混凝土最高温度与该部位稳定温度之差。4.2 符 号4.2.1 分项系数极限状态设计 0结构重要性系数； 设计状况系数；S() 作用效应函数；R() 结构抗力函数；Ss() 作用效应短期组合时的效应函数；Sl() 作用效应长期组合时的效应函数； GK永久作用的标准值； G永久作用的分项系数； QK可变作用的标准值；Q可变作用的分项系数；AK偶然作用的代表值；aK几何参数的标准值；fK材料性能的标准值；m材料性能的分项系数；d1承载能力极限状态基本组合的结构系数；d2承载能力极限状态偶然组合的结构系数；C1正常使用极限状态短期组合的结构功能限值；C2正常使用极限状态长期组合的结构功能限值；可变作用的长期组合系数。4.2.2 几何特征 T坝体计算截面沿上、下游方向的长度(TR、Tc分别为坝基面、计算层面的长度) ； m1上游坝坡；m2下游坝坡；A坝体计算水平截面的面积(AR、Ac分别为坝基面、计算层面的面积) ；J坝体计算水平截面对于其形心轴的惯性矩(JR、Jc分别为坝基面、计算层面对形心轴的惯性矩) ；B溢流堰净宽；D孔口高；Ak孔口出口处的面积；R反弧半径；h浇筑块高度；l浇筑块长边长度。4.2.3 材料性能 ER基岩变形模量；Ec混凝土的弹性模量；混凝土泊松比；r岩石的重度；w水的重度；c混凝土的重度；Cc混凝土的比热；Cw水的比热；混凝土的极限拉伸值；c混凝土的导热系数；ac混凝土的导温系数；c混凝土的表面放热系数；混凝土的温度膨胀系数；C混凝土强度等级符号；fc混凝土抗压强度设计值；fR坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数；fc坝体混凝土层面的抗剪断摩擦系数；fd坝基岩体结构面的抗剪断摩擦系数；cR坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断黏聚力；cc坝体混凝土层面的抗剪断黏聚力；cd坝基岩体结构面的抗剪断黏聚力。4.2.4 作用及作用效应W计算截面上全部法向作用之和；G基岩法向作用；P计算截面上全部切向作用之和；M计算截面上全部作用(包括法向和切向) 对计算截面形心轴的力矩之和；x水平正应力；y垂直正应力；剪应力；1、2主应力；p、p计算截面上、下游坝面所受的水压力；U扬压力；4.2.5 计算参数H上、下游水位差；H1上游水深；H2下游水深；h坝顶距水库静水位的高度；h1%波高；hz波浪中心线至水库静水位的高度；hc超高；v流速；Q流量；q单宽流量；Hd定型设计水头；h水深；L水舌挑距；tk冲坑水垫厚度；L消力池长度；hb波动或掺气后的水深；T基础允许温差；Tp混凝土的浇筑温度；Tr混凝土水化热温升；Tf坝体的稳定温度；Q0胶凝材料(包括水泥和粉煤灰等混合材) 最终发热量；0水化热绝热温升。4.2.6 计算系数空化数；Fr弗劳德数；m溢流堰的流量系数；s淹没系数；流速系数；R基础约束系数；Kp由混凝土徐变引起的应力松弛系数。5 重力坝布置5.0.1 应根据坝址区的地形、地质、水文、气象条件，工程开发目的及规模，施工条件等并结合枢纽布置，通过技术经济全面比较选定常态或碾压混凝土重力坝。5.0.2 坝体布置应结合枢纽布置全面考虑。根据综合利用要求，合理安排泄洪、发电、灌溉、供水、航运、过木、排沙、过鱼等建筑物的布置，避免相互干扰。可首先考虑泄洪建筑物的布置，使其下泄水流不致冲淘坝基、其它建筑物的基础及岸坡。5.0.3 碾压混凝土重力坝的枢纽布置宜采用引水式或地下式厂房。若采用坝后式厂房时，可根据坝高将引(输) 水管道水平布置在坝体下部或上部的常态混凝土区内，后者宜采用背管式布置。5.0.4 位于洪水流量大而狭窄河道上高坝的枢纽布置，可选用厂房顶溢流式、厂前挑流式、坝内式或地下式厂房等；位于宽阔河道上，可选用河床式或坝后式厂房。两岸坝接头可通过技术经济比较选用混凝土坝或土石坝。5.0.5 坝体溢流段的前沿长度、孔数、孔口型式、尺寸和堰顶高程，应考虑以下因素综合比较决定： 1) 水库运行和泄洪以及排漂浮物的要求； 2) 坝址地形地质条件、下游河床及两岸抗冲性能； 3) 下游水深及消能要求； 4) 坝体分段情况，与相邻建筑物的关系； 5) 闸门型式、工作条件及运行方式。 开敞式溢流孔，具有较大泄洪潜力，宜优先考虑。5.0.6 坝体泄洪消能防冲设施应根据坝高、坝基及下游河床和两岸地形地质条件，下游河道水深变化情况，结合过木、排冰、排漂等要求合理选择。 当采用挑流消能时，挑流水舌应不影响其它建筑物的安全和运行，必要时，设置导墙或采取其它措施。5.0.7 坝体泄水孔有泄洪孔和放水孔，可根据功能要求设置。 1) 泄洪孔设置条件： a) 经研究认为采用泄水孔泄洪有利； b) 有排沙要求。 2) 放水孔的设置条件： a) 大型水库下游有重要城市、重要粮棉或经济作物基地、大型企业、交通干线； b) 当地震设计烈度为8度以上或坝基地质条件极为复杂时； c) 运行期、检修期和施工蓄水期需向下游供水，而由发电和其它取水设施不能满足要求时； d) 有检修或特殊要求，需降低或放空库水。5.0.8 泄水孔位置、型式、高程、孔数和孔口尺寸的选择应考虑以下因素： 1) 布置条件：在狭窄河道泄水孔宜与溢流坝段结合，其消能方式应与溢流坝统一考虑；宽阔河道可考虑分设。排沙孔应靠近发电(或灌溉、供水) 进水口、船闸闸首等部位，其流态不得影响这类建筑物的正常运行。 2) 运行条件：下泄流量、 放水期限、检修条件、排沙及排漂等。 3) 施工条件：泄水孔不同位置对施工进度和施工方法的影响，施工期泄洪及下游供水等要求。 4) 闸门工作条件、启闭机和坝体结构强度等。5.0.9 重力坝的施工导流建筑物如底孔、缺口等，应根据导流方案和地形、地质、水文等条件经比较确定，其布置应符合下列要求： 1) 能宣泄所承担的施工流量； 2) 结合永久泄水建筑物的布置； 3) 在通航河流上应考虑施工期通航要求，或采取其他措施来满足； 4) 当需要时，能通过漂浮物或浮冰； 5) 泄洪时应不致冲坏永久建筑物或影响施工进度； 6) 施工方便，运行可靠，便于回填封堵。 导流建筑物的封堵应有妥善的设计和施工措施。5.0.10 设于坝内的发电引水管道的进水口高程，应根据水利动能设计要求和泥沙淤积等条件确定，并符合SD30388的有关规定。 工农业及城市生活供水取水口应满足供水期的引水高程和流量的要求，必要时考虑水温和泥沙情况分层设置。 设置在坝上的过坝建筑物的进出口宜远离泄洪建筑物的进出口。5.0.11 大型枢纽工程的重力坝布置应经水工模型试验验证运行期和施工期的流态与冲淤状况是否满足各项建筑物的运行需要。 中型工程宜进行水工模型试验。6 坝体结构和泄水建筑物型式6.1 一般规定6.1.1 坝体结构应根据坝的受力条件以及坝址的地形地质、水文气象、建筑材料、施工工期等条件，通过整座坝的总体技术经济比较确定。6.1.2 各个坝段上游面宜协调一致，使坝段两侧横缝上游面止水设施呈对称布置，廊道距上游面的距离也保持一致。各溢流坝段和非溢流坝段下游面应分别保持一致，但溢流坝段与非溢流坝段间用导墙分隔，可采用不同的下游坝坡。6.1.3 建在地震区的混凝土重力坝坝体结构的抗震设计应符合DL5073的规定。6.1.4 建在寒冷地区的混凝土重力坝坝体结构的抗冰冻设计应符合DLT5082的规定。6.2 非溢流坝段6.2.1 非溢流坝段的基本断面呈三角形，其顶点宜位于正常蓄水位(或防洪高水位) 附近。基本断面上部设坝顶结构。6.2.2 坝顶高程应高于校核洪水位，并符合本规范11.1.1的规定。6.2.3 坝顶宽度应根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定，并应满足抗震、特大洪水时抢护等要求。在严寒地区，当冰压力很大时，还要核算断面的强度。6.2.4 常态混凝土实体重力坝非溢流坝段的上游面可为铅直面、斜面或折面。上游坝坡宜采用1010.2；当设置纵缝时，应考虑其对纵缝灌浆前施工期坝体应力的影响，坝坡不宜太缓。采用折面时，折坡点高程应结合坝内发电引水管、泄水孔等建筑物的进水口一并考虑。下游坝坡可采用一个或几个坡度，并应根据稳定和应力要求，结合上游坝坡同时选择。下游坝坡宜采用10.610.8；对横缝设有键槽进行灌浆的整体式重力坝，坝坡可适当变陡。6.2.5 碾压混凝土重力坝在体型上应力求简单，便于施工，上游坝坡应结合其防渗结构型式进行选择；下游坝坡可按常态混凝土重力坝断面的选择原则进行优选，但应考虑少设横缝，不宜设纵缝的特点。6.2.6 宽缝重力坝非溢流坝段的上游坝坡宜较实体重力坝放缓。宽缝宽度，可取坝段宽的20%40%。 当有引水管、泄水孔、导流底孔等大型孔洞横穿坝体时，该部分坝体结构和宽缝布置应经论证确定。6.2.7 宽缝重力坝头部尺寸的设计，应考虑下列因素： 1) 头部应力状态； 2) 坝面防渗和止水系统的布置； 3) 帷幕灌浆廊道和坝内交通系统的布置； 4) 其它特殊要求。 迎水面头部最小厚度可取0.070.10倍该高程处上游坝面作用水头，并不得小于3m；宽缝尾部最小厚度不得小于2m，寒冷地区应适当加厚。6.2.8 宽缝不宜贯穿坝顶。宽缝的上、下游及顶部与邻近的实体部分连接处，应有足够的渐变长度。宽缝水平截面的渐变坡度(平行坝轴线长度与垂直坝轴线长度之比) ，上游部位可用11.512.0，尾部可用11.011.5。顶部垂直截面渐变坡度(垂直高度与水平长度之比) ，可用2.011.51。 宽缝顶部的高程应高于下游水位，可根据稳定、应力要求与上、下游坝坡和宽缝宽度同时选定。6.2.9 空腹重力坝上游坝面可为斜面、铅直面，呈倒坡或下部呈倒坡。倒坡宜陡于10.15。6.2.10 空腹重力坝腹孔底部的位置可位于坝剖面中部的坝基面上，空腹的形状和尺寸，应根据应力分析确定。腹孔总宽可占坝基总宽的13左右，腹孔高度在坝高的13以内。腹孔形状可采用长轴倾向下游、倾角为6070、近似于椭圆形的斜腹孔；或顶部为双心圆弧，上游面垂直或稍倾向下游，下游面大体上与下游坝面平行的曲线形腹孔。6.3 溢流坝段6.3.1 溢流坝段的堰面曲线，当采用开敞式溢流孔时可采用幂曲线；当设有胸墙时，可采用孔口泄流的抛物线，上述堰面曲线的确定可见附录A。 经过数值模拟优化论证和试验验证，也可采用其它堰面曲线。6.3.2 选择溢流坝的堰面曲线时，堰顶附近允许出现的经当地大气压修正的负压值应符合下列要求： 1) 正常蓄水位或常遇洪水位闸门局部开启时(后者以运行中较常出现的开度为准) ，可允许有不大的负压值，应在设计中经论证确定； 2) 校核洪水位闸门全开时堰面出现的水压力不得低于69.81kPa。 当堰顶闸门槽产生过大负压足以引起严重空蚀破坏时，应设法改善门槽的型式。6.3.3 溢流坝的反弧段应结合下游消能型式选择，见附录A。6.3.4 闸墩的型式和尺寸应满足布置、水流条件和结构上的要求。当采用平面闸门时，闸墩在门槽处应有足够的厚度。6.3.5 溢流坝的堰面曲线、闸墩、门槽、坝面压力、泄流能力和反弧半径等，大型工程应经水工模型试验验证，中型工程宜经水工模型试验验证，水力条件较简单的中型工程，则可参照类似工程的经验，经计算确定。6.3.6 当溢流坝有排冰要求时，溢流孔口尺寸应根据冰情资料确定，堰上水深宜大于流冰期最大冰厚。冰块应能自由下泄而不致破坏下游设施，下游应有导墙、护岸等设施。闸墩墩头宜呈锐角形状。必要时，宜经调查研究和试验确定。6.3.7 溢流坝设置的闸门应符合DLT5039的要求。6.3.8 溢流坝断面设计还应符合本规范6.2的有关规定。6.4 坝身泄水孔6.4.1 泄水孔可设在溢流坝段的闸墩下部或专设的泄水孔坝段，并应有消能设施，使下泄水流不冲刷下游岸坡及相邻建筑物。6.4.2 坝身泄水孔应避免孔内有压流、无压流交替出现的现象。6.4.3 无压孔在平面上宜布置成直线，如需布置成弯道时，应进行分析研究并经水工模型试验验证。6.4.4 无压孔由有压段和无压段组成。有压段包括进口段、门槽段和压坡段三个部分，该段体型的设计应使其在各种流量之下保持正压，并要求断面变化均匀，泄流能力大。有压段末端设工作闸门，其上游设一道事故检修门，该段体型的设计见附录B。无压段的孔顶高度应留有余幅。在直线段当孔身为矩形时，顶部距水面的高度可取最大流量时不掺气水深的30%50%；当孔顶为圆拱形时，其拱脚距水面的高度可取不掺气水深的20%30%；当孔顶为扁圆拱时，可参照圆拱孔顶的要求略予增加，并应保证泄流时不淹没。无压段出口宜高出尾水位，防止在无压段出现水跃。无压段水流流速较大时，应采取掺气减蚀设施。 无压孔无压段底缘线可布置成直线，也可依次布置成直线段及其它曲线段并与下游消能设施平顺衔接。6.4.5 有压孔进口段体型布置要求与无压孔进口段基本相同，其下游接事故检修闸门门槽段，其后接平坡或小于110的缓坡段。工作闸门设在出口端，出口端上游设一压坡段，孔口断面可为圆形或矩形。有压孔的体型设计可见附录B。6.4.6 坝身泄水孔的闸门和启闭机的设计应符合下列要求： 无压孔的工作闸门，可采用弧形闸门或平面闸门，事故检修闸门为平面闸门。弧形闸门的启闭机室一般设于坝内，对于中坝也可设于坝顶；平面闸门的启闭机室一般设于坝顶。位于坝内的启闭机室应考虑通风、防潮、采暖设施。 有压孔的工作闸门可采用弧形闸门、平面闸门、锥形阀或其它型式的门、阀。 事故检修闸门平时宜作挡水之用。6.4.7 坝身泄水孔的通气孔设计应符合DLT5039的有关要求。6.4.8 高坝坝身泄水孔水力条件复杂时，应作水工模型试验，必要时应进行减压箱模型试验验证。6.4.9 坝身泄水孔(包括导流底孔) ，应作为坝体的一部分和坝身设计统一考虑。6.4.10 宜避免导流底孔与其上部缺口同时宣泄洪水。无法避免时，应考虑底孔出口受水舌封堵的不利情况，采取适当措施以避免空蚀。 应采取措施防止导流底孔进口闸门槽顶部进水。6.4.11 坝身泄水孔的衬护，应根据水压力、孔口尺寸、受力条件、孔内流速和泥沙含量、粒径、硬度及泄水的持续时间、施工条件等因素确定。 内水压力较高的有压孔，宜采用钢衬，并与外围混凝土可靠结合。7 泄水建筑物的水力设计7.1 一般规定7.1.1 泄水建筑物的水力设计内容应包括： 1) 泄流能力的计算； 2) 下游水流衔接和消能防冲设施的设计； 3) 与高速水流有关的水力设计； 4) 其它有关的水力设计。7.1.2 泄水建筑物的泄洪标准应根据GB50201和SDJ1278及其补充规定，满足相应建筑物等级的设计要求。7.1.3 消能防冲建筑物设计的洪水标准，可低于大坝的泄洪标准。一等工程消能防冲建筑物宜按100年一遇洪水设计；二等工程消能防冲建筑物宜按50年一遇洪水设计；三等工程消能防冲建筑物宜按30年一遇洪水设计。并需考虑在小于设计洪水时可能出现的不利情况，保证安全运行。7.1.4 泄水建筑物的水力设计计算，可按附录C所列公式进行计算。7.1.5 泄水建筑物的消能防冲设计，除应符合本规范的5.0.6的要求外，尚应满足下列要求： 1) 消能设施应做到消能效果良好，结构可靠，防止空蚀和磨损，防止淘刷坝基和岸坡，保证坝体及有关建筑物的安全； 2) 选定的消能型式应能在宣泄设计洪水及其以下各级洪水流量时，尤其是常遇洪水流量时， 都具有良好的消能效果，对超过消能防冲设计标准的洪水，允许消能防冲建筑物出现不危及挡水建筑物安全，不影响枢纽长期运行并易于修复的局部损坏； 3) 淹没于水下的消能设施(消力池、消力戽等) ，应为运行期的排水检修提供条件。7.1.6 消能型式应根据地形地质条件、枢纽布置、运行条件、下游水深及河床抗冲能力、消能防冲要求、下游水流衔接以及对其它建筑物的影响等综合考虑，并经技术经济比较选定。7.1.7 挑流消能适用于坚硬岩石上的高、中坝，低坝需经论证才能选用。 当坝基有延伸至下游的缓倾角软弱结构面，可能被冲坑切断而形成临空面，危及坝基稳定或岸坡可能被冲塌危及坝肩稳定时，均不宜采用。7.1.8 底流消能适用于中、低坝或基岩较软弱的河道，高坝采用底流消能需经论证，但不宜用于排漂和排冰。7.1.9 面流消能适用于水头较小的中、低坝，下游水位稳定，尾水较深，河床和两岸在一定范围内有较高抗冲能力的顺直河道，可排漂和排冰。7.1.10 消力戽消能适用于尾水较深(大于跃后水深) ，且下游河床和两岸有一定抗冲能力的河道。7.1.11 联合消能适用于高、中坝，泄洪量大、河床相对狭窄、下游地质条件较差或单一消能型式经济合理性差的情况。联合消能应经水工模型试验验证。7.1.12 泄水建筑物的闸门宜同步、对称、均匀地启闭，以控制流态稳定，并由设计提出运行规划。7.1.13 大型工程和高坝的泄水建筑物设计应经水工模型试验验证，中型工程宜进行水工模型试验，水力条件较简单的中型工程则可参照类似工程经验计算确定。7.2 泄流能力及消能计算7.2.1 溢流坝和泄水孔的泄流能力，可按照附录C计算。7.2.2 溢流坝水面线计算，当弗劳德数Fr2时，应考虑波动及掺气影响，估算公式见附录C。边墩或导墙顶高程应根据计算水面线加0.5m1.5m的超高确定。7.2.3 挑流消能设计应对各级下泄流量进行水力计算，估算水舌挑射距离、最大冲坑深度。挑流水舌挑射距离和跌入下游河床的最大冲坑深度可按照附录C计算。7.2.4 底流消能设计应对各级下泄流量进行水力计算，确定护坦高程、长度、厚度和尾水淹没度等。7.2.5 护坦长度可根据其上是否设置辅助消能设施及水力特性，按照附录C计算。当护坦上无辅助消能设施时，尾水淹没度可取1.051.10倍跃后水深。7.2.6 护坦上的时均水压力分布，可按下列规定取值： 1) 当护坦面为水平时，作用在其上的时均水压力可近似取计算断面上的水深； 2) 当不设消力墩、坎等辅助消能设施的护坦上发生水跃时，可取跃首、跃尾间水面连一直线，作为近似水面线； 3) 当护坦上设有消力墩时，则墩下游可按跃后水深估算，墩上游可按跃后水深的一半估算。7.2.7 鼻坎、溢流式厂房顶板、护坦等部位的脉动压力和护坦上消力墩(包括尾坎等) 所受的冲击力，可按照DL5077的规定计算。7.3 高速水流区的防空蚀设计7.3.1 泄水建筑物的高速水流区，应注意下列部位或区域发生空蚀破坏的可能性： 1) 进口、闸门槽、弯曲段、水流边界突变(不连续或不规则) 处； 2) 反弧段及其附近； 3) 差动式鼻坎、窄缝式鼻坎、扭曲式鼻坎、分流墩； 4) 溢流坝面上和泄水孔流速大于20ms的区域。7.3.2 在高速水流区各部位的水流空化数宜大于该处的初生空化数，其估算公式见附录C。7.3.3 对7.3.1所列部位或区域(不包括门槽) ，当0.3时，应采取以下防空蚀措施： 1) 合理设计建筑物的体形和严格控制不平整度，不平整度的控制标准见附录C，在设置掺气设施后，溢流面的不平整度控制标准可适当放宽； 2) 突体应处理成缓坡； 3) 采用掺气设施，可按照附录C设置； 4) 采用合理的运行方式； 5) 采用抗蚀性能好的材料。7.3.4 流速30ms35ms的泄水建筑物应采取掺气措施， 特殊重要的工程和流速大于35ms的建筑物应通过减压箱模型试验确定防空蚀措施。7.3.5 在多泥沙河流上，泄水建筑物应考虑挟沙的高速水流磨损和空蚀的相互作用。7.4 消能防冲设施的设计7.4.1 挑流鼻坎的型式，一般有连续式、差动式、窄缝式和扭曲式等，应经比较选定。鼻坎最低高程，宜高出宣泄按7.1.3规定的洪水标准时的下游水位，但可略低于下游最高水位。 1) 挑流鼻坎的挑角，可采用1535，应通过比较选定。采用差动式鼻坎，鼻坎处平均流速大于16ms时，应合理选择反弧段半径、挑角差、高低坎宽度比和高低坎的高差，并可考虑在鼻坎和反弧段间接入直线过渡段以改善流态。 差动式鼻坎的上齿坎挑角和下齿坎挑角的差值以510为宜；上齿宽度和下齿宽度之比宜大于1.0；齿高差以1.5m为宜；高坎侧宜设通气孔；高坎顶面的棱角宜做成圆弧状。 2) 窄缝式挑坎适用于狭谷河道高水头的溢洪道和深孔。出口断面可呈矩形、梯形、Y形和V形等，也可采用不对称型式，应经比较选定。底板的挑角宜取零度或为正负小挑角；收缩比可为0.150.5；长宽比在中、深孔大流量、低弗劳德数时，宜取0.751.5，相应收缩比应取较大值；在表孔、高弗劳德数时，长宽比宜取1.53.0，相应收缩比应取较小值。 3) 扭曲式鼻坎应根据具体情况控制转向角度和入水落点。7.4.2 挑流消能的安全挑距，以不影响坝趾基岩稳定为原则。冲坑最低点距坝趾的距离应大于2.5倍坑深。水舌入水宽度的选择应考虑不影响冲坑两侧岸坡或其它建筑物的稳定为宜。7.4.3 挑流消能应研究雾化对枢纽其它建筑物运行安全及边坡稳定的影响，尤其对干旱少雨地区更应重视。坝下游的建筑物及露天设置的电气设备、输电线路，宜避开雾化区，或采取保护措施。7.4.4 底流消能应保证在消力池内形成稳定的水跃，避免产生回流。消力池内要清理干净，其尾坎前后不允许堆积石渣。7.4.5 消力池宜采用等宽矩形断面。水跃前段，地形许可时，可设计成斜护坦。跃前断面平均流速小于16ms时，护坦上可设置辅助消能设施(消力墩) 。寒冷地区，辅助消能设施应满足DLT5082的要求。7.4.6 消力池两侧导墙顶的高程，可根据跃后水深加超高决定。设在池外侧的导墙，墙外河床中如有一定水深，可适当降低墙高，允许墙顶有不大的漫溢水头。7.4.7 面流消能、戽流消能流态复杂，且不稳定。宜采取下列工程措施，防止坝基和下游河床河岸的淘刷，保证工程安全。 1) 鼻坎下设置齿墙或短护坦； 2) 两侧设置导墙，防止横向回流； 3) 下游设置护岸。7.4.8 联合消能的防冲设施可按照7.4.17.4.7的规定设计。但对宽尾墩与消力池联合运用型式，考虑其泄洪功率大等特点，应加强消力池底板的强度、自身以及与基础结合的整体性，并应采取措施保证消力池底板止水的可靠性。 宽尾墩的体型见附录C。8 结构计算基本规定8.1 一般规定8.1.1 本规范采用概率极限状态设计原则，以分项系数极限状态设计表达式进行结构计算。8.1.2 混凝土重力坝应分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行下列计算和验算： 1) 承载能力极限状态：坝体断面、结构及坝基岩体进行强度和抗滑稳定计算，必要时进行抗浮、抗倾验算；对需抗震设防的坝及结构，尚需按DL5073进行验算。 2) 正常使用极限状态：按材料力学方法进行坝体上、下游面混凝土拉应力验算，必要时进行坝体及结构变形计算；复杂地基局部渗透稳定验算。8.1.3 混凝土重力坝及坝上结构设计时，应根据水工建筑物的级别，采用不同的水工建筑物结构安全级别，见表8.1.3。表8.1.3 水工建筑物结构安全级别水工建筑物级别水工建筑物结构安全级别12、34、58.1.4 按承载能力极限状态设计时，应考虑下列两种作用效应组合： 1) 基本组合持久状况或短暂状况下，永久作用与可变作用的效应组合； 2) 偶然组合偶然状况下，永久作用、可变作用与一种偶然作用的效应组合。8.1.5 按正常使用极限状态设计时，应考虑下列两种作用效应组合： 1) 短期组合持久状况或短暂状况下，可变作用的短期效应与永久作用效应的组合； 2) 长期组合持久状况下，可变作用的长期效应与永久作用效应的组合。8.1.6 坝体及结构的混凝土应按所处环境条件、使用条件、结构部位和结构型式及施工条件，满足耐久性要求，耐久性要求指标按11.5规定。8.2 承载能力极限状态计算规定8.2.1 对基本组合，应采用下列极限状态设计表达式0S(GGK,QQK，aK) (8.2.1)式中：0结构重要性系数，对应于结构安全级别为、级的结构及构件，可分别取用1.1、1.0、0.9； 设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然状况，可分别取用1.0、0.95、0.85； S() 作用效应函数； R() 结构及构件抗力函数； G永久作用分项系数，见表8.2.11； Q可变作用分项系数，见表8.2.11； GK永久作用标准值； QK可变作用标准值； aK几何参数的标准值(可作为定值处理) ； fK材料性能的标准值； m材料性能分项系数，见表8.2.12； d1基本组合结构系数，见表8.2.13。8.2.2 对偶然组合，应采用下列极限状态设计表达式0S(GGK,QQK，AK，aK) (8.2.2) 式中：AK偶然作用代表值； d2偶然组合结构系数，见表8.2.13。表8.2.11 作用分项系数序 号作 用 类 别分 项 系 数1 自 重 1.02 水压力 1)静水压力 2)动水压力：时均压力、离心力、冲击力、脉动压力 1.0 1.05、1.1、1.1、1.33 扬压力 1)渗透压力 2)浮托力 3)扬压力(有抽排) 4)残余扬压力(有抽排) 1.2(实体重力坝)、1.1(宽缝、空腹重力坝) 1.0 1.1(主排水孔之前) 1.2(主排水孔之后)4 淤沙压力 1.25 浪压力 1.2 注：其它作用分项系数见DL5077。表8.2.12 材料性能分项系数序号材 料 性 能分项系数备 注1 抗剪断强度 1)混凝土基岩 摩擦系数fR黏聚力cR1.33.0 2)混凝土混凝土 摩擦系数fc黏聚力cc1.33.0 包括常态混凝土和碾压混凝土层面 3)基岩基岩 摩擦系数fd黏聚力cd1.43.2 4)软弱结构面 摩擦系数fd黏聚力cd1.53.42 混凝土强度 抗压强度fc1.5表8.2.13 结构系数序号项 目组合类型结构系数备 注1抗滑稳定极限状态设计式基本组合偶然组合1.21.2 包括建基面、层面、深层滑动面2混凝土抗压极限状态设计式基本组合偶然组合1.81.88.3 正常使用