陳厚群院士-有關(guān)大壩場地地震動輸入問題

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1、有關(guān)大壩場地地震動輸入問題的匯報和求教IWHR中國水利水電科學研究院機遇和挑戰(zhàn)我國水能資源十分豐富,理論蘊藏量約為6.67億KW,根據(jù)最新調(diào)查結(jié)果,可開發(fā)容量可達5.29億KW。均居世界首位。開發(fā)程度不足20%。水電是我國當前為緩解電力緊缺、改善以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)、提高供電質(zhì)量和安全的、唯一可大量商業(yè)化開發(fā)的、可再生的、清潔能源。我國水能資源的80%集中于西部,特別是西南地區(qū)。該地區(qū)開發(fā)程度不足10%。水電開發(fā)是“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略中的重要環(huán)節(jié),是“西電東送”的依托、全國聯(lián)網(wǎng)的核心、對于帶動西部經(jīng)濟高速發(fā)展、脫貧致富、將其資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟優(yōu)勢,改善西部脆弱生態(tài)環(huán)境、

2、均有重大作用。大力發(fā)展水電十分必要,也是難得的歷史機遇。12608525363761801149054725436200200400600800100012001400ChinaRussiaCanadaUSANorwayJapanSwedenAustriaFranceItalySwitzerlandGermany經(jīng)濟可開發(fā)量(109kWh/年)1999年發(fā)電量(109kWh)(2002)21.5%中國水能資源開發(fā)潛力巨大80%在西部我國是多地震國家,西部是主要高地震區(qū)高地震區(qū)和深山陡谷的高水頭壩址都由強烈區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造形成,西部水電開發(fā)難以避讓高地震區(qū)。西部地區(qū)有許多

3、地質(zhì)地形條件宜于修建調(diào)節(jié)性能較好、且淹沒和移民數(shù)量較少的高拱壩工程壩址。龍羊峽拱壩最大壩高:178m設(shè)計地震:0.24g拉西瓦拱壩最大壩高:250m設(shè)計地震:0.20g溪洛渡拱壩最大壩高:273m設(shè)計地震:0.32g錦屏一級拱壩最大壩高:305m設(shè)計地震:0.2g二灘拱壩最大壩高:240m設(shè)計地震:0.2g小灣拱壩最大壩高:292m設(shè)計地震:0.31g白鶴灘拱壩最大壩高:275m設(shè)計地震:0.325g大崗山拱壩最大壩高:210m設(shè)計地震:0.557g地震作用和200m以上高拱壩結(jié)構(gòu)地震反應都十分復雜。迄今,國內(nèi)外在強地震區(qū)修建高拱壩的工程實踐經(jīng)驗很少,更無經(jīng)受過強震考

4、驗的事例。而其一旦遭受震害失事,次生災害后果將十分嚴重。高壩大庫抗震安全必須謹慎對待面對缺乏先例的新的問題和挑戰(zhàn)亟需建立大壩抗震的創(chuàng)新理念壩址地震動輸入壩體結(jié)構(gòu)體系的地震響應大壩材料的動態(tài)抗力“兩頭小、中間大”的現(xiàn)狀亟需改變大壩工程抗震安全評價,必須建立在三個方面相互配套的基礎(chǔ)上在壩址地震動輸入方面亟需得到地震部門及各位專家的指導和支持目前我們對壩址地震動輸入的考慮地震動輸入是工程抗震安全評價的首要前提建立合理的大壩抗震設(shè)防水準框架確定與壩址場地相關(guān)的主要地震動參數(shù)正確選擇地震動輸入方式抗震設(shè)防水準框架建立合理的大壩抗震設(shè)防水準框架“抗震性能設(shè)計”問題國外大壩抗震設(shè)防

5、水準和性能目標修訂我國大壩抗震設(shè)防水準的建議在不同的特定地震設(shè)防水準下,使結(jié)構(gòu)能滿足相應的抗震功能目標要求定義抗震設(shè)防水準需和性能目標相應采用分級設(shè)防和多重性能目標性能目標的具體量化內(nèi)涵“抗震性能設(shè)計”問題抗震設(shè)防水準需和性能目標相應國內(nèi)外所有抗震設(shè)計規(guī)范、導則中,抗震設(shè)防水準都必然要和一定的性能目標相對應。任何設(shè)計都是在滿足功能要求前提下,體現(xiàn)安全性和經(jīng)濟性間的相對平衡。規(guī)范規(guī)定的通常只是具有共性的、對安全性應當滿足的“最低要求”。大壩震災次生災害嚴重,尤其對生命價值和社會影響體現(xiàn),尚存爭議,風險評價方法近期也尚難完全被接受。在目前的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計及其規(guī)范中,并未忽視

6、性能目標和經(jīng)濟性;也未因強調(diào)“共性”的最低基本要求而限制“個性”的更高要求。不能將“規(guī)范準則”和“性能準則”對立。采用分級設(shè)防和多重性能目標分級抗震設(shè)防的要求,首先是在核電站抗震設(shè)計中提出的。1973年版的美國加利福尼亞結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會規(guī)范和1982年的CEB-FIP(歐洲混凝土委員會-國際預應力混凝土協(xié)會)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中,都提出了分級抗震設(shè)防的設(shè)計原則。我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GBJ11-89)》中,也根據(jù)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)計功能目標要求,采用分兩級設(shè)防水準進行抗震設(shè)計。1974年美國墾務局、1988年國際大壩委員會ICOLD的第72號公報

7、《大壩地震動參數(shù)選擇導則》中,都已經(jīng)提出大壩按兩級設(shè)防。同一個抗震設(shè)防水準對應多個性能目標,在工程抗震實踐中也早己存在。大壩就需校核強度和穩(wěn)定。采用分級設(shè)防和多性能目標,并非抗震設(shè)計“新概念”性能目標的具體量化性能目標量化由承載力或正常使用極限狀態(tài)方程體現(xiàn),包括:選擇表征地震作用效應的物理量、確定材料和結(jié)構(gòu)的抗力及安全判據(jù)等,并必須與結(jié)構(gòu)地震響應的分析方法、抗力和安全裕度的取值相互配套。要隨國情變化、工程經(jīng)驗積累、科研進展不斷改進,以符合國情及工程和震害實際,規(guī)范要及時相應修訂。諸如:從分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件到整個體系、從校核強度到校核變形、從線彈性分析到非線

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