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《水利水电工程设计计算程序集》适用于新规范的说明


《水利水电工程设计计算程序集》 适用于新规范
新疆水利厅 张校正

《程序集》3.0 版的发行通知中说,‘视窗版不但进一步订正了老版的缺陷,对绝大多数程序按照新规
范的要求,进行了修改。’ 现在有一种说法,说《程序集》是老规范,已经过时,不能再用,这是一种不负责任的说法。 下面具体说明情况,以正视听,做到正确理解规范,正确理解《程序集》,正

确处理设计计算工作。

关于水工结构计算
一、新老规范简况 新规范 水利水电工程结构可靠度设 计统一标准 GB 50199-94 水工建筑物荷载设计规范 DL 5073-1997 水工混凝土结构设计规范 SL/T 191-96 水工钢筋混凝土结构设计规 范 SDJ 20-78(试行) 老规范 新规范实行日期 1994 年 11 月 1 日 1998 年 2 月 1 日 新规范替代规定 强制性国家标准 统一水利水电工程结构设 计的作用(荷载)取值标 准 水利行业推荐性标准。 原《水工钢筋混凝土结构 设计规范 SDJ 20-78》仍 可继续执行,但应创造条 件尽快使用新规范 强制性行业标准,替代原 SDJ10-78 代替原 SD134-84

1997 年 5 月 1 日

水工建筑物抗震设计规范 DL 5073-1997 水 工 隧 洞 设 计 规 范 SL279-2002

水工建筑物抗震设计规范 SDJ 10-78(试行) 水 工 隧 洞 设 计 规 范 SD134-84

1997 年 10 月 1 日 2003 年 3 月 1 日

新的《水工混凝土结构设计规范》仅是水利行业推荐性标准,并且从来没有宣布旧的《水工钢筋混凝 土结构设计规范》作废或者必须被替代,而是仍可继续执行。所以《程序集》中的一些程序,依照旧的《水 工钢筋混凝土结构设计规范》编制仍然是合法的。 二、新的《水工隧洞设计规范 SL279-2002》没有按照结构可靠度编制,而且重新选用旧的《水工钢 筋混凝土结构设计规范 SDJ 20-78》 ,这就使得在水工隧洞设计中,使用新的《水工混凝土结构设计规范》 反而成为不合法。 下面摘录有关条文,说明这个情况。 《水工隧洞设计规范 SL279-2002》有关条文摘录: 6.2.7 …… 抗震强度和稳定性验算应按 SL203-1997《水工建筑物抗震设计规范》规定执行 6.3.2 混凝土和钢筋混凝土衬砌,应根据需要提出混凝土的强度、抗渗、抗冻、抗磨和抗侵蚀等要求,其 强度标号不应低于 R150,….. 6.3.3 混凝土和钢筋混凝土衬砌的强度计算仍按 SDJ20-78《水工钢筋混凝土结构设计规范(试行) 》的规定 执行。 《水工隧洞设计规范 SL279-2002》条文说明摘录:
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6.3.3 本规范未按结构可靠度进行编制,即混凝土和钢筋混凝土结构设计仍执行 SDJ20-78,结构强度设计 中涉及的控制标准均按该规范取值。 三、新旧抗震规范中,结构计算的拟静力法,所选参数(地震设防烈度、地震加速度、影响系数等) 没有改变。 所以说,水工结构计算程序中的抗震部分是符合新规范的。 四、 《水利水电工程设计计算程序集》的 G-17A 是按照新的《水工混凝土结构设计规范 SL/T 191-96》 编制,它可以应用到《程序集》的所有结构计算中。G-12、G-13、G-14 的配筋计算部分是按照《水工钢 筋混凝土结构设计规范 SDJ 20-78(试行) 》编制的,完全符合新的《水工隧洞设计规范 SL279-2002》的 要求。 五、你可以用《水利水电工程结构可靠度设计统一标准 GB 50199-94》和《水工建筑物荷载设计规范 DL 5073-1997》的方法,确定结构所承受的荷载(即作用的设计值) ,采用 G、H 软件包的适当程序(包括 G-12、G-13、G-14)算出结构的内力,然后用 G-17A 进行配筋计算。这是完全新规范的做法。但是在隧洞、 涵洞设计中,你不能用这种方法。 六、 《程序集》的计量单位除个别程序外,都改为新的计量单位。为了与旧的计量单位相应,采用如 下的换算关系: (9.8≈10) 旧单位 新单位 力: 1 kg = 10 N (牛顿) 1 t = 10 kN (千牛) 2 应力:(包括弹性模量,一律不用兆帕,只用 N/mm ) 2 2 1 kg/cm = 0.1 N/mm (兆帕) 2 2 1 t/m = 0.01 N/mm (兆帕) 2 2 1 t/m = 10 kN/m 弯矩: 1 t·m = 10 kN·m -4 1 kg·cm = 10 kN·m 其它单位均化为 kN·m 其它: 1 t/m = 10 kN/m 3 3 1 t/m = 10 kN/m ---------------------------------------------------------------2 2 另有: 1 兆帕(N/mm ) = 1000 千帕(kN/m ) 1 Mpa = 1000 kpa 2 2 2 2 1 N/mm (兆帕) = 10 kg/cm =100 t/m = 1000 kN/m (千帕) 2 2 2 2 1 N/mm (兆帕) = 10.1937 kg/cm =101.937 t/m = 1000 kN/m (千帕) 七、结构力学的分析方法,不涉及新旧规范的替代问题, 《程序集》中的结构力学程序是传统的结构 力学加上先进的数学方法用计算机来实现,这是不会过时的。 旧的《水工隧洞设计规范 SD134-84》作为附录,列出了很多的结构分析方法,这是非常成熟的结构 力学计算的方法, 《程序集》的 G-12 就是其附录之一改编的。 新的《水工隧洞设计规范 SL279-2002》的条文说明中说, ‘以衬砌为承载结构的传统结构力学方法在 我国隧洞设计中运用了几十年,已经形成一套完整的计算体系,设计实践证明。对Ⅳ、Ⅴ类围岩隧洞和无
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压洞的衬砌结构设计,只要荷载作用分析合理,计算边界清楚,采用结构力学方法则力学概念明确、计算 简单、经验较成熟,工程中多在应用并运行良好。 ‘考虑到有关结构力学的计算机程序已经普遍使用,附录中不宜再列出结构力学计算公式。此外国内 在隧洞设计中采用不同力学模型的有限元程序很多,各有特点,不同工程都有应用,但还没有经过鉴定的 水工隧洞计算专用程序,故也不在附录中推荐。 ’ 《程序集》中的结构计算程序,经过了十多年的运行、考验,证明其计算的成果是可靠的。下面列表 说明程序集中一些程序的情况。

程序代码

G-12

G-13 多孔方形方 圆涵洞内力 及配筋计算 程序

G-14 带斜杆带弹 性地基梁的 平面框架内 力及配筋计 算程序 文克尔假定 平面杆系有 限元引入弹 性地基梁单 元 地下结构地 面结构 运行 20 年, 用于新疆和 全国的众多 工程, 用于黄 河小浪底工 程的隧洞

G-15

H-2A

H-12、H-13 弹性地基上 的框架内力 计 算 程 序 (两跨) (三跨) 半无限大各 项同性均质 弹性体

程序名

隧洞衬砌内 力及配筋通 用计算程序

平面杆系有 限元程序

平面框架内 力计算程序

地基反力力 学假定

文克尔假定 衬砌边值数 值解法,解 6 阶偏微分方 程 水工隧洞 13 种断面

文克尔假定 平面杆系有 限元引入拱 单元和弹性 地基梁单元 方形方圆形 涵洞

文克尔假定 平面杆系有 限元加弹簧 支座 地下结构地 面结构 运行 20 多年, 用于湖北和 全国的众多 工程 平面杆系有 限元

数学模型

主元消去法 解线性方程 组 2 孔 3 孔方 圆涵洞 运 行 20 多 年,用于全 国的众多工 程

适用范围

地面结构 运行 20 多年, 用于安徽和 全国的众多 工程

使用情况

运行 20 多年, 运行 20 多年, 用于全国的 用于新疆和 众多工程 全国的众多 工程

检验情况: 1、用不同程序计算同一结构结果相近。 2、用 G-12 和 G-14 程序计算同一圆形隧洞,内力误差在小数位。

关于水文、水利、水力学程序
水文、水利、水力学的计算方法,多是传统的常用算法,不涉及新老规范的替代问题。 关于水力学计算,国内进行过多种的实验,同一类课题,曾经提出过多种的计算公式和参数选取。程 序集中的不同程序,可能选取不同的计算公式和参数选取,在使用说明中都进行了说明,在使用时可以选 用新规范推荐的算法, 也可以用多种公式计算, 作为参考。 D-29 程序完全按照新规范的推荐公式进行编制, 选用的公式也都在使用说明中列出,

关于坝工方面的程序
土石坝边坡稳定分析程序 K-1 经过多年的使用和考证,证明其计算结果还是可靠的。它有多种方法,
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你可以选用适合你工程的方法。其抗震采用拟静力法,新老规范的这一部分没有变动,因而是适用新规范 的。 重力坝软件包中的一些程序是按照老规范 SDJ21-78 的单一安全系数的参数选取来编制的,重力坝新 规范是按照可靠度统一标准编制,但水利部发布的《混凝土重力坝设计规范 SL 319-2005》仍然按照单一 安全系数的方法,仅对 SDJ21-78 进行了修订,因而这些程序仍能用于混凝土重力坝的设计。浆砌石重力 坝新的设计规范仍然沿用以前的单一安全系数的方法,因而这些程序仍然可以用于浆砌石重力坝的计算。 综上所述,规范的修改,不一定是计算方法和计算公式的修改,有些传统的计算方法,在大家的有生 之年,也许都不会修改。在每个程序的使用说明中,一般都有计算方法或者计算公式的说明,使用者应该 完全理解和掌握这些计算方法和计算公式的细节,并且用新的规范加以衡量,然后决定取舍。完全符合新 规范的,可以正式采用,不太符合的,也可以作为参考。看到《程序集》中有老规范的身影,就下结论说, 《程序集》不适用于新规范,这是欠妥当的。

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