DL T 5180-2003(条文说明) 水电枢纽工程等级划分及设计安全标准.pdf
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1、DL 5180 - 2003 水电枢纽工程等级划分及设计安全标准条文说明23 DL 5180 2003 目录1 范围.25 3 基本规定.26 4 术语和定义.28 5 工有等别及建筑物级别.29 6 洪水设计标准. 33 7 抗震设计标准.38 8 建筑物安全超高.40 9 建筑物结构整体稳定安全标准42 10 建筑物边坡抗滑稳定安全标准.43 24 DL 5180 - 2003 1范围1.0.1 水电枢纽工程的建设规模,取决于工程所在位置的自然条件、市场需求和技术经济水平。工程开发任务、建设规模及其对上、下游地区生产、生活和环境的影响程度,决定工程等别及其建筑物的级别,并由本标准及其相关规
2、范确定建筑物设计安全标准。1.0.2 本标准是水电工程的通用规范,适用范围涵盖大、中、小型水电枢纽工程,包括抽水蓄能电站工程,也涵盖上述工程从规划、设计、施工到运行维护的各个阶段。对已建工程的加固、改建、扩建和安全鉴定,可参照本标准进行安全复核。1.0.3 水电枢纽工程建筑物除发电功能需要的挡水、油水以及引水发电建筑物外,尚有灌溉、供水、通航、过木、龟道、公路、桥梁、码头等综合利用需要的其他水工建筑物,这些建筑物的级别及其设计安全标准未在本标准中规定,因此,应同时满足相关专业部门现行规程的有关规定。25 DL 5180 - 2003 3基本规定3.0.1 水电枢纽工程建设,尤其是大、中型水电枢
3、纽工程的建设涉及面十分广泛,存在单目标开发与多目标开发间题、近期开发和长远发展问题、上游的淹没与下游防洪保护问题、水库淹没和移民问题等:界河上的水电枢纽工程还涉及不同地区之间的利益平衡问题,这些关系的协调既要依靠国家的法律法规,也要遵循社会经济发展和自然科学的客观规律。工程规模大小,失事后果的严重程度标志着工程重要性,根据工程重要性不同,制定统一的工程等别、建筑物级别标准以及相应的安全标准,以区别对待,对于工程建设和管理是十分必要的。本标准按照当前我国社会经济发展水平制定,体现国家经济政策和技术政策,因此,水电枢纽工程的建设应遵循本标准。3.0.2 基于可靠度理论的概率极限状态设计方法和分项系
4、数设计方法是工程结构设计发展趋向,已经成为许多国家和国际组织制定结构设计标准的基础。我国建筑行业和水电行业己经建立起以可靠度理论为基础的国家标准“工程结构可靠度设计统一标准”和“水工结构可靠度设计统一标准”。本条规定水工建筑物设计应采用结构可靠度设计的基本理论和原则,以适应工程技术发展的国际趋势。在结构可靠度设计中,水工结构安全标准以结构目标可靠度指标表示,它是标准正态分布反函数在可靠概率处的函数值,表明结构在设计基准期内,在持久设计状况、短暂设计状况、偶然设计状况下,完成各种规定功能的可靠程度。用可靠度指标作为统的度量安全性尺度,可以对不同类屯的结构、不同材料的结构的安全性进行定量的比较。工
5、程结构可靠度设计需要基本变量的统计参数和概率分布模26 DL 5180 - 2003 型。有些基本变量与地质勘测、岩土试验、施工统计、质量检测以及运行监测等原始数据密切相关,因统计资料不足或对复杂结构的作用认识不深,难以得出某些设计变量的统计参数和概率分布模型。目前在这些复杂结构上采用概率设计法尚有定难度,因此,对于尚未制定结构可靠度设计标准的工程结构,目前仍然可采用定值设计方法,以最小安全系数为设计标准。随着基本资料的积累和工程结构分析手段的改进,可靠度设计方法将会逐步取代定值设计方法。3.0.3 本条引用规范GB5019步一1994第1.0.5条的规定。设计基准期是结构可靠度设计所依据的时
6、间参数。它不是工程的寿命,但与工程的寿命有关。设计基准期越长,结构遭遇的可变作用和偶然作用的机会就越多、作用量值也可能越大:同时结构的抗力随着基准期的延长而减小,故工程结构的设计基准期,应当根据技术经济条件的分析加以确定。为便于设计应用,本标准采用两档,1级塞水建筑物至关重要,设计基准期采用100年,其他永久性建筑物采用50年。临时性建筑物结构的设计基准期,根据具体条件研究论证确定。3.0.4 规模巨大、特别重要的水电枢纽工程的建设中,如果有些经济技术问题可能是现行标准和规程、规范所没有涵盖的,或者虽有涉及但规定得不够详尽:或工程建设的影响极其复杂,或防范措施投资巨大等,这些情况下就需要进行专
7、门的论证,在充分调查和分析研究的基础上,提出相应的设计基准期及设计安全标准,经有关部门审查批准之后,作为设计的基本依据。27 DL 5180 - 2003 4术语和定义本标准中的术语和定义,采用有关国家标准并参照国际标准制定,适应于本标准。28 DL 5180 - 2003 5 工程等别及建筑物级别5.0.1 在SDJ12、GB50201和SL252中,水利水电工程等别的划分列入了水库总库容、装机容量、防洪、治涝、灌溉、供水等指标。对于以发电为主的水利水电枢纽工程,考虑按照防烘、治涝、灌溉和供水等指标确定的工程等别通常不会高于按照水库总库容、装机容量所确定的工程等别。Cl)水库库容。早在196
8、1年,我国水库防洪安全标准中就已经提出水利水电枢纽工程分等的水库库容指标,到1994年颁布实行GB50201,水库库容指标一直没有变动,说明工程分等的库容指标大体是合适的。因此本标准仍沿用以往规定。水库总库容或水库库容指水库最高运用水位以下的静库容。一般情况下,指校核洪水位以下的水库静库容。( 2)装机容量。自1994年起,工程分等的装机容量指标有了较大提高,这主要反映了我国水电建设技术的进步。提高分等指标,可以降低工程造价。我国各个时期相应规范、标准中水电枢纽工程分等的装机容量指标见表1。表1各个时期规范、标准中装机容量分等指标表MW 工程等别四五前苏联标准二250250 25 25 l l
9、 0.1 750 750 250 250 25 25 0.5 0.5 SDJ217 1987 250 25 25 0.5 0.5 GB50201 1994 主主12001200 300 300 50 50 10 运10SL252 2m 二三12001200 300 300 50 50 10 10 DL 5180-2003 主主12001200 300 300 50 50 10 IO 29 DL 5180 - 2003 据初步统计,全国规划、设计和建设中的大、中、小型水电站约有2500余座,其中,77座电站,包括常规水电站68座,抽水蓄能电站9座可能因装机容量分等指标的调整而改变L程等别。具体分
10、析之后,上述68座常规水电站中,仅有7座因装机容量分等指标提高而比原标准降低一等,其他均由水库库容确定而不降低工程等别:9座抽水蓄能电站因库容小l而全部降低一等。由此可见,本标准装机容量指标的调高对常规水电站影响较小,而对抽水蓄能电站影响较大。考虑与GB50201一致,本标准对装机容量分等指标做了调整。5.0.2 综合利用的水电枢纽王程,承担发电、防洪等多项任务,为工程安全起见,规定以各分等指标所确定的最高等别作为枢纽工程等别是多年实践的经验。5.0.3 水工建筑物的级别是根据工程等别及该水工建筑物在工程中的作用和重要性确定,它反映了对不同水工建筑物的不同技术要求和安全要求。永久性水工建筑物指
11、工程运行期间使用的建筑物,按其在工程中发挥的作用及失事后对整个工程安全和环境的影响程度,分为主要建筑物和次要建筑物。主要建筑物指失事后将严重影响工程效益或造成下游灾害的建筑物,如噩水建筑物、泄洪建筑物、引水建筑物和电站厂房等。次要建筑物指失事后对工程效益影响不大或不致造成下游灾害并易于修复的建筑物,如失事后不影响主要建筑物和设备运行的挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等。5.0.4 本条完全从建筑物重要性考虑,除抗震设计标准外,其他设计标准应按提高级别后进行设计。5.0.5 水工建筑物失事对下游的影响,与失事时的水头有很大关系。高坝形成的水库水头较高,因此高坝的结构安全度应与低坝有所差别,高坝的建筑
12、物级别可提高一级。考虑到高坝工程技术在近二十年所取得的发展,大坝提高级别的坝高指标也进行了相应调增。与原规范比较,土坝、堆石坝30 DL 5180 - 2003 的坝高指标调增较少,混凝土坝、浆砌石坝的1提高指标调增较多,而且4、5级挡水建筑物不论坝型、坝高均不考虑提高建筑物级别。5.0.6 当地质条件特别复杂时,地质岩土设计参数不易准确确定:采用新型结构,由于实践经验少,较难评价结构的可靠性。在上述两种情况下,为安全起见,可将主要建筑物级别提高一级设计,但洪水标准和抗震设计标准不予提高,真意义在于仅仅提高结构设计的安全标准。5.0.7 对于库容较小、装机容量较大的引水式电站、抽水蓄能电站,因
13、工程等别由装机容量确定,比由库容确定的工程等别一般要高出一至二等,而因库容小水库失事后对其工程效益影响和下游灾害损失相对较小,因此规定其挡水、泄水建筑物级别,经技术经济论证,可降低一级。同理,对于库容较大、装机容量较小的水电站,工程等别由库容确定,比由装机容量确定的工程等别一般要高出一至二等,而因水电站厂房装机容量较小,失事后对电网的稳定和工程效益的影响较小,因此规定水电站厂房和引水建筑物级别,经技术经济论证,可降低一级。5.0.8 由于低水头挡水建筑物具有安全度较高、不容易失事、失事后下游灾害损失小的特点,规范GB50201和原规范SDJ12均要求“经过专门论证,其非常运用洪水标准可降低一级
14、”的规定。本次规范修编中,收集了62座已建和在建低水头水电站的工程资料,在分析研究的基础上,对降低低水头建筑物级别作出了更加明确和具体的规定,从而为合理选取洪水设计标准提供了依据。5.0.9 临时性水工建筑物指施工期使用的挡水和泄水建筑物,主要是指导流建筑物。表5.0.9中保护对象和失事危害程度,在决定导流方案之前就可给出大体判断:保护对象指在施工期不允许过水或其他特殊要求:使用年限指导流建筑物在每一施工阶段的工作年限:建筑物规模中,高度为临时挡水建筑物最大高度,库容为临时挡水建筑物设计水位时所拦蓄的水量。5.0.10 为工程安全起见,规定根据四项独立指标分别划分级别,31 DL 5180 -
15、 2003 按其最高级别确定临时性水工建筑物级别。但确定为3级临时性水工建筑物应至少有两项指标符合。其中建筑物规模的高度和库容应同时满足。一般情况下,平原地区库容较大、临时挡水建筑物高度较低,高山峡谷地区临时挡水建筑物高度较高、库容较小,因此,规定同时满足高度和库容两项指标,不仅考虑了溃坝水头与水量的影响,而且也考虑到平原地区与高山峡谷地区的区别。5.0.11 如果施工期利用临时性水工建筑物挡水发电,且保护的对象特别重要,临时性挡水建筑物和其保护对象一旦失事经济损失很大,经过充分的技术经济比较后,临时性水工建筑物级别可提高一级。5.0.12 随着结构可靠度理论在水电枢纽工程设计的推广应用,越来
16、越多的水工建筑物将采用结构可靠度理论或分项系数法进行设计,本标准中给出水工建筑物的结构安全级别与水工建筑物级别的对应关系,与GB50199致。32 DL 5180 - 2003 6洪水设计标准6.0.1 从河流的洪水特征来看,山区、丘陵区与平原、滨海区存在较为明显的差别,山区、丘陵区洪水来势猛、洪峰高、水头高,平原、读海区洪水过程较长,洪量大、水头较小,因此水工建筑物的洪水设计标准应分山区、丘陵区与平原、滨海区分别确定。6.0.2 本标准规定山区、丘陵区建筑物洪水设计标准高于平原、滨海区相同级别建筑物的洪水设计标准。山区、丘陵区与平原、滨海区的区分,从工程意义而言,除地形地势条件外,尚要考虑建
17、筑物挡水高度和上、下游水头差。因为工程失事出现的溃坝洪水对下游的危害不仅取决于洪水流量,而且还取决于落差,即取决于洪水的能量。当山区、丘陵区工程上、下游水头差较小时,洪水能量就较小,对下游的可能危害也就较小,因此降低标准按平原区洪水标准设计是合理的:相反,平原区工程,若上、下游水头差较大,洪水对下游的可能危害也会较大,因此应提高标准按山区、丘陵区洪水标准设计。6.0.3 梯级水库的防洪安全是一个相互关联的系统的防洪安全问题。各梯级水电枢纽工程规模不同,建设时间也不同步,工程等级和防洪标准往往有别。当新建工程上游或下游己建(或规划)有梯级水电枢纽工程时,确定其洪水标准应根据梯级开发规划方案,考虑
18、上游水库对本工程的影响,以及本工程对下游工程可能的影响,统筹研究,确定合理的洪水设计标准。6.0.4 从挡水建筑物的防洪特点来看,士坝、堆石坝与混凝土坝、浆砌石坝抗御洪水的能力是不同的。对于土坝、堆石坝而言,洪水漫顶极易引起垮坝事故,因此,其洪水设计标准要求较高:对于混凝土坝、浆砌石坝而言,洪水漫顶一般不会造成愤坝,因此,其洪水设计标准可相对降低。33 DL 5180 - 2003 1978年以前的标准中,校核洪水(非常运用洪水)标准没有区分筑坝材料形式,未能体现不同坝型的工程失事风险和危害程度的差别。1978年颁布的SDJ12及以后颁布的其他标准,均按不同筑坝材料分别规定了不同的校核洪水(或
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