建筑知识-水工结构设计的七个要点 非常重要

水工结构设计的七个要点非常重要

1.主要荷载根据《水工建筑物荷载设计规范》，水工建筑物的荷载根据荷载随时间的变异性可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。1.永久荷载：包括结构自重和永久设定重量、土压力、淤泥压力、地应力、第一，主要负荷

根据《水工建筑物荷载设计规范》，根据作用随时间的可变性，水工建筑物的荷载可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。1.永久荷载：包括结构自重和永久设定重量、土压力、淤泥压力、地应力、围岩压力和预应力。2.可变荷载：包括静水压力、扬压力、动水压力、涌浪压力、波浪压力、外水压力、风荷载、雪荷载、冰压力、冻胀力、温度荷载、土壤孔隙水压力、灌浆压力等。3.偶然荷载：包括地震作用、静水压力、扬压力、波浪压力、校核洪水位时的水重等。在水工结构设计中，首先要计算结构上的荷载，然后进行荷载组合，以及抗滑稳定分析、应力分析、渗流计算、沉降计算、应力应变计算和抗震设计。

二、抗滑稳定性分析

在各种荷载组合下，水工建筑物应保持其稳定性。稳定性分析是水工结构设计的重要组成部分。目前水工结构稳定性分析采用整体宏观半经验方法。比如重力坝的失稳一般发生在坝底与基岩的接触面，因为这里的水库水压最高，坝底混凝土不容易与岩基完全接触，或者当混凝土在凝固和温度作用下收缩时，接触面产生局部微小裂缝。在设计中，通常对重力坝沿坝基面的抗滑稳定性进行验算；如果岩石地基中

存在软弱夹层，应计算沿软弱夹层的抗滑稳定性；对于岸坡上的坝段，当地形地质条件不利于坝的稳定时，也要研究三维荷载作用下的稳定性问题。

第三，压力分析

强度和稳定性是建筑安全的两个重要方面。强度的研究通常包括内力、应力、变形、位移和裂纹的研究。当应力不超过材料的强度，变形和位移不超过建筑物正常工作状态的允许值，混凝土无裂缝或裂缝限制在允许范围内，则认为建筑物处于正常运行状态。所以应力分析是校核强度和稳定性的前提。重力坝的应力分析方法可分为理论计算和模型试验。目前常用的模型试验方法有偏振弹性试验、激光全息试验和脆性材料试验。对于中小型项目，只能进行理论计算，而模型试验只能在非常重要的项目或情况复杂时进行。理论计算方法主要包括材料力学方法和有限元方法。材料力学方法常用于地质条件简单的中低坝。对于高坝，特别是地质条件复杂时，除了材料力学方法外，还应同时进行模型试验或有限元方法。设计坝段应满足规定的应力条件。在基本荷载组合下，重力坝坝基面最大垂直正应力应小于坝基容许压应力，最小垂直正应力应大于零；在地震条件下，坝基允许有很小的拉应力。对于坝体应力，在基本荷载组合下，下游面的最大主压应力不大于混凝土的容许压应力；上游面上的最小主压应力应大于零。

四.渗流分析

对于土石坝，由于其坝体材料具有一定的渗透性，一般允许有限的水

流通过其坝体。因此，土石坝不仅要研究地基的渗流，还要研究坝体的渗流和坝体产生的孔隙压力。导致大坝灾变性破坏的原因和基本模式有五种：溢洪道泄洪能力不足，洪水漫过原设计溃坝的坝顶，向下溢流；坝体和部分基础沿软弱面滑动；由于扬压力过大，坝体沿坝基面滑动；(4)坝体或坝基因管涌或土壤流动而损坏；大坝上、下斜坡因滑动而受损。渗流在后四种模式中起着重要作用。此外，水库水的过量渗漏、水库岸坡的稳定以及水库诱发的地震都与渗流密切相关。根据大坝的结构特点和设计要求，以下三种计算可以达到选择合适的防渗措施和检查建筑物在渗流作用下是否安全的目的。(1)渗透压的确定对于混凝土坝(或水闸)基础中的压力渗流，为了检查建筑物的稳定性，需要确定渗透压沿建筑物地下轮廓线的分布，并计算扬压力。土石坝无压渗流应确定浸润线的位置和渗流力在坝体和坝基中的分布，以检查坝坡和坝基的稳定性，并确定防渗体(防渗垫层、斜墙、心墙或防渗墙等)的长度和厚度等几何尺寸。).(2)确定渗流梯度(或流速)首先确定渗流的流出梯度，检查出口处是否存在局部土壤流动和管涌破坏的危险。对于土的粗、细两层之间的界面和坝基与基础之间的界面，应检查是否会发生接触性侵蚀和土壤流动。对于土石坝的各种防渗体，检查其防渗强度是否符合要求。(3)确定渗流量，需要计算流入下游基础或排水设备的渗流量，为估算水库渗漏损失和确定排水设施提供可靠的设计依据。岩体的渗流问题本质上是水通过裂隙介质的流动。以上三个指标很难正确计算，只能做近似计算。一些松散岩体和节理裂

隙发育的不规则岩体也可视为多孔介质进行计算。对于地质条件非常重要或复杂的水利水电工程，宜选择足够大的渗流盆，在工程坝址区进行三维渗流计算，确保满足上述三项指标。对于土石坝，还应确定浸润线的位置。

动词（verb的缩写）结算计算

在土石坝设计中，应确定坝体和坝基在自重和时间作用下的沉降与竣工后总沉降的关系。在此基础上，计算竣工后为抵消沉降而预留的坝顶超填量，预测不均匀沉降，判断坝体出现裂缝的可能性及预防措施。一般采用分层总和法计算，即将坝基分成若干层，根据坝体和坝基土的压缩曲线计算出t时刻各层中心的竖向总应力、孔隙水压力、有效应力和相应的沉降量；叠加各层沉降，得到t时及竣工后坝体和坝基的沉降。

不及物动词应力和应变的计算

一般应采用有限元方法计算坝基和岸坡接缝在填土自重和其他荷载作用下的应力应变，以判断防渗土体是否存在剪切破坏、过度变形、拉带和裂缝，是否发生水力劈裂，从而为坝体稳定性分析和与土坝相连的建筑物设计提供依据。

七.抗震设计

强震往往造成巨大的破坏，修建水库往往能诱发地震。水库诱发地震主要是指水库蓄水后，岩体孔隙水压力增大，导致断层面有效应力和抗剪强度降低，甚至发生滑动。通过抗震计算，水工建筑物能够满足

稳定性和强度的要求。为了减少地震荷载，坝址应选择在地震运动较弱的位置，有利于坝体抗震，避开不利位置，不宜在危险位置修建大坝。地震震级是地震期间释放的能量规模。地震烈度是指某一地区受地震影响的地面和各种建筑物的烈度。一次地震只有一个震级，但随着震中的距离可以有不同的烈度。地震荷载是大坝在地震作用下所承受的荷载，包括地震惯性力、水平地震动水压力和地震动土压力。它的大小与建筑所在地区的地震强度有关。地震荷载的计算方法有两种：动力法和准静力法。抗震设计常采用基本烈度和设计烈度。基本烈度是指建筑物所在地区在未来一定时期内可能遇到的最大地震烈度。作为抗震设计中使用的实际强度，称为设计强度。重要建筑的设计强度可以在基本强度的基础上增加1度。

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