基于可靠度理论的丁坝稳定性分析及应用研究

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丁坝作为航道整治建筑物,在航道整治工程中发挥着非常重要的作用。由于丁坝所处的航道环境以及自身结构较松散等特点,不能较好的抵御洪水的冲刷而导致水毁现象频繁。为了能有效减少洪水对丁坝造成的损坏,在丁坝设计时就应对其稳定性进行全面分析。本文通过嘉陵江航道“7.11洪水事故”现场调查,在对丁坝水毁特征及原因分析的基础上,依据可靠度原理对丁坝稳定性进行了进一步分析,获得了以下初步结果:
  (1)通过对嘉陵江“7.11洪水事故”中从小龙门~苍溪等8个库区十余处丁坝损害情况分析,导致丁坝损毁的主要原因是嘉陵江发生较大的洪水,刚建成的丁坝自身的稳定性不足以能抵御洪水的冲击作用;在设计中应充分认识洪水的冲击作用并应考虑将相应标准的洪水及水流作为主导可变作用进行相应的稳定分析。
  (2)通过对丁坝的水毁特征及还原相应工况分析,丁坝的破坏模式可归类为坝身滑移破坏、护面块体起动破坏、坝脚淘刷破坏、坝头形成冲刷坑以及组合破坏。
  (3)根据嘉陵江航道整治工程中的8处丁坝稳定性计算和还原工况系列分析,可知丁坝设计工况组合中设计水位应选取最低通航水位、整治水位、最高通航水位、设计洪水位(20年一遇和50年一遇);坝身滑移破坏控制水位为最高通航水位,并校核设计洪水位时的稳定性;护面块石起动破坏、坝头冲刷破坏控制水位为整治水位,并对引起较大流速的相应水位进行校核。
  (4)基于可靠度理论,依据航道整治工程水工建筑物设计原理,给出了用分项系数表达的丁坝稳定性设计表达式,并给出了相应的计算工况;考虑航道整治工程中的丁坝工作特点,借鉴港口工程及相关水工建筑物设计实践经验,提出丁坝稳定的目标可靠指标β为2.7;通过实际工程的分析对比和试设计验算,丁坝设计推荐水流力分项系数γP取1.45,水流推力分项系数γPT取1.4,波浪力分项系数取1.3,自重分项系数γPB取1.0。
  (5)本文提出的丁坝稳定分析设计方法及目标可靠指标、相应的分项系数取值,可为丁坝设计时提供重要参考。
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