水工建筑物重点知识总结复习进程

水利专业《水工建筑物》复习资料

第一章绪论

1.水利工程的分类方法及其分类(重点)

(1)按工程承担的任务分类:防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、供排水工程、港航工程、环境水利工程、综合利用水利工程

(2)按工程对水的作用分类:蓄水工程、排水工程、取水工程、输水工程、提水工程、水质净化及污水处理工程

2.水利枢纽的概念

由不同类型的水工建筑物组成的综合体。

3.水工建筑物的类别有哪些？

按其作用分为以下几类：

（1）挡水建筑物：坝、闸和堤防等

（2）泄水建筑物：坝身泄水孔、溢洪道、泄洪洞等

（3）输水建筑物：输水洞、引水涵管、渠道、渡槽

（4）取水建筑物：输水建筑物的首部建筑物：进水闸、泵站

（5）专门建筑物：电厂、船闸、升船机、鱼道、筏道

（6）整治建筑物：用来整治河道、改善河道的水流条件，如丁坝、顺坝、导流堤、护岸等。*注意：有时分类不十分严格，闸可取水也可挡水；渠道可取水也可输水；溢流坝可挡水也可泄水……

4.水利工程的特点（了解）

（1）工作条件复杂，考虑因素多；（2）受自然条件制约，施工难度大；（3）效益大，对环境的影响也大；（4）失事后后果严重；（5）工程量大，投资巨大，工期长

第二章水工建筑物设计综述

1.水电工程和水工建筑物如何分等分级？依据是什么？(重点)

（1）水利工程(水利枢纽)的分等

水利工程分等工程失常影响效益，工程失事造成灾难

工程规模有大小，安全程度有高低

分等依据：工程规模、效益、重要性级别：五等

（2）水工建筑物的分级

永久性主要建筑物：大坝、厂房、泄洪闸…

水工建筑物永久性次要建筑物：挡墙、导墙、护岸…

临时建筑物：施工围堰、导流建筑物…

分级依据：工程等别、作用、重要性级别：五级

2.永久性建筑物、临时性建筑物(重点)

永久性建筑物是指工程运行期间使用的建筑物。

临时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物。

3.表达水工建筑物安全储备的方法(重点)

（1）单一安全系数法（2）分项系数极限状态设计法

4.极限状态的类型(重点)

（1）承载能力极限状态

当出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：①刚体失去平衡；②材料强度不足而破坏；③结构失稳；④结构转变为机动体系；⑤结构体产生渗透失稳等现象；

（2）正常使用极限状态

定义：当结构或构件影响正常使用或达到耐久性的极限值时，认为达到了正常使用极限状态。

①影响结构正常使用或外观变形②对运行人员、设备、仪表等有不良影响的振动

③对结构外形、耐久性以及防渗结构抗渗能力有不良影响的局部损坏等

5.结构功能函数的含义(重点)

当Z=0时，结构处于极限状态

6.安全系数法、分项系数极限状态设计法的含义

（1）单一安全系数法（水工规范）

表达式：

安全系数K 考虑的因素：结构的安全等级；工作状况和作用效应组合；结构和地基的受力特

点和计算方法:模拟准确度；材料抗力、作用的实验、勘测方法和取值规则。

不足之处：是定性的标准，没有定量的意义；不同建筑物不可比较；同一结构的不同破坏状况之间不可比较。

（2）分项系数极限状态设计法

理论基础：基于概率原理的结构可靠度分析理论

失效概率：不能完成预定功能的概率，pf =P[g(.)<0]

可靠度：能完成预定功能的概率，ps =1-pf

分项系数：考虑不同因素变异性来源的系数，将每种因素的影响在不同的工程结构上统一考

虑，取划一的分项系数。

①结构重要性系数：

②作用分项系数： ③材料性能分项系数： ④设计状况(工作状况)系数：

⑤结构系数γd ：反映极限状态方程与结构实有性能的贴近程度，作用效应与抗力计算的不定性等。

第三章 岩基上的重力坝 1.重力坝的分类(重点)

按结构形式分类：实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝

按是否溢流分类：溢流重力坝、非溢流重力坝

按筑坝材料分类：混凝土重力坝、浆砌石重力坝

按施工方法：浇筑（常态砼）、碾压（碾压砼）

按坝高分类：高坝（大于70m ）、中坝（30-70m ）、低坝（低于30m ）

2.重力坝的工作原理与优缺点(重点)

工作原理：主要依靠坝体自重产生的抗滑力满足稳定要求，同时依靠坝体自重产生的压应力

来抵消水压力产生的拉应力。

重力坝的优点：

（1）对地形、地质条件的适应性强。（2）枢纽泄洪问题容易解决。（3）便于施工导流

（4）安全可靠（5）施工方便（6）结构作用明确（7）可采用块石筑坝

重力坝的缺点：

R R S K K S ≤≥或0 1.1 1.0 0.9 γI ⎧⎪=II ⎨⎪III ⎩级结构安全级别级结构安全级别

级结构安全级别F d k F F γ=f k d f f γ=()()()1.0 0.95 0.85 φ⎧⎪=⎨⎪⎩

持久状况短暂状况偶然状况

（1）剖面尺寸大，材料用量多。因为稳定靠重力。

（2）中低型重力坝的应力较低，混凝土材料的强度不能充分发挥。

（3）坝体与地基的接触面大，扬压力大，对稳定不利。

（4）坝体体积大，温度应力严重，需采取温控措施。

3.作用与荷载的概念(重点)

作用：指外界环境对水工建筑物的影响。

荷载：在结构分析时，如果开始即可用一个明确的外力来代表外界环境的影响，此作用（外

力）称为荷载。

作用的分类：①永久作用：如自重，土压力②可变作用：如水荷载、温度作用

③偶然作用：如地震作用、校核洪水

重力坝的荷载组成：①自重：包括固定设备②水压力：包括动水和静水压力③扬压力

④浪压力⑤泥沙压力⑥冰压力⑦土压力⑧地震作用⑨温度作用⑩风作用

4.各种荷载的计算方法(重点)（结合教材参考）

（一）自重：根据大坝的体积和材料容重计算，坝内较大的孔洞体积应扣除，坝上的永久固

定设备重量应计入

（二）静水压力 ？

（三）动水压力：根据动量方程可得

（四）扬压力：上浮力+渗流压力 减小扬压力的措施：设帷幕、设排水 （五）波浪压力：波浪三要素（波高，波长，壅高），官厅水库公式（峡谷水库）

（六）土压力及泥沙压力

土压力：主动、被动、静止土压力

泥沙压力

（七）冰压力和冰冻作用：静冰压力、动冰压力、冰冻作用 （八）温度作用 温度应力：混凝土温度变化会产生膨胀或收缩，当变形受到约束时，产生温度应力。

温度作用效应：结构由于温度作用而产生的应力、位移、变形等。

（十）地震作用：地震惯性力

5.荷载组合

㈠荷载性质分类

基本荷载：⑴自重(坝体及固定设备)⑵正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力

⑶正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力⑷泥沙压力 ⑸正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力

⑹冰压力⑺土压力⑻设计洪水位时的动水压力⑼其他出现机会较多的荷载

特殊荷载：（1）校核洪水位时的静水压力（2）校核洪水位时的扬压力（3）校核洪水位时的

浪压力 （4）校核洪水位时的动水压力（5）地震荷载（6）其他出现机会很少的荷载

㈡荷载组合（表3-3）

基本组合：正常或设计状况同时出现的基本荷载的组合

2

12

x P H γ=z P V γ=220sb s 3

kN/m

kN 14522::m /m s s sb s s s P h tg P h ϕγγϕ⎛⎫=- ⎪⎝⎭水平泥沙压力坝面单位宽度上的:淤沙的泥沙淤，浮积厚度，：淤沙的容重，内摩擦角