水工建筑物上的荷载及荷载效应组合

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水工建筑物荷载设计规范[DL5077-1997]条文说明

>中华人民共和国电力行业标准水工建筑物荷载设计规范条文说明目次总则作用分类和作用效应组合作用分类及作用代表值作用效应组合建筑物自重及永久设备自重建筑物自重静水压力一般规定枢纽建筑物的静水压力水工闸门的静水压力管道及地下结构的外水压力扬压力一般规定混凝土坝的扬压力水闸的扬压力水电站厂房和泵站厂房的扬压力一般规定渐变流时均压力反弧段水流离心力水流对尾槛的冲击力脉动压力水锤压力地应力及围岩压力一般规定围岩岩力土压力和淤沙压力挡土建筑物的土压力上埋式埋管的土压力淤沙压力风荷载和雪荷载风荷载雪荷载冰压力和冻胀力静冰压力动冰压力冻胀力浪压力一般规定直墙式挡水建筑物上的浪压力斜坡式挡水建筑物上的浪压力楼面及平台活荷载水电站主厂房楼面活荷载水电站副厂房楼面活荷载其他要求及作用分项系数桥机和门机荷载桥机荷载门机荷载温度作用一般规定边界温度温度作用标准值地震作用一般规定设计地震动加速度及设计反应谱地震作用的水库计算水位灌浆压力总则长期以来按照本规范第章基本上陈述了该标准中第章及第结构上的作用也可称为两类作用不加区分均称为荷载为使规范名称简化和照顾习惯用语起见本规范不可能对所有的作用进行全面行具体分析作用分类和作用效应组合作用分类及作用代表值本本规范在确定各种永久作至于水工结构设计中的两项主要偶然作用校核洪水位时的静水压力及地震作用的代表值作用效应组合态可划分为承载能力极限状态和正常使用极限状态作用对结构所产生的内力挠度和裂缝等统称为作用效应结构设计状况可分为下列三种一般与结构设计基准期为同一数量级的设计状况因此由其它仅考虑永久作用与可变作用的效应组合因此在偶然应于和用以考虑结构在不同的设计状况下应有不同的可靠度水平对应于持久和但不反映由施加于结构上材料性能分项系数结构系数和由本规范针对各种作用分别给出其余在偶然组合中但考虑到某些可变作用与偶然作用同时出现的概率较小作出了可对其标准值作适当折减本规范规定其计算风速采用多年平均年最大风速根据可变作用在结构上总持续期的长短短期效应组合中的可变作用可直接采的长期组合系数中给组合设计作用和可变作用的作用分项系数均可采用建筑物自重及永久设备自重建筑物自重附录表系参照材料重度根据通过试验确定混凝土的重度时异系数为只之规定其重度可按其概率分布的附录表中土的分类遵循了测的水层等约个测点的厚度和部分重度进行统计个样本进行统计结果表明自重均值与标准值的比值为在土石坝的稳定分析中土体或堆石部位不同因此规定其分项系数采用静水压力一般规定结构设计时应根据在结构在施工和运用过程中的具体情况分别考况下的静水压力属可变作用为使条文简明起见枢纽建筑物和闸门结构在不同设计状况下静水压力代表值的计算水位一般为水库的特征影响坝内中确定的原则和方法并规定其作用分项系数采用枢纽建筑物的静水压力可采用定义形式规定其标准值枢纽建筑物的静位鉴于坝下游防护对象的防洪标准一般都在年一遇的洪水范围以内洪作用的水库校核洪水出现的概率很低属稀遇事件水库设计洪水位系指水库遇到大坝的设计洪水时在坝前达到的最高水位它介于正常蓄水位确定泄水建筑物的泄洪在坝后式和岸边式水电站厂房承受的静水压力作用用由有关设计标准规定的厂房防洪设计洪水位和校核洪水位水工闸门的静水压力根据国内工程资料本条所列水工建筑物在其上游或下游侧一般设有检修闸门除河床式水电站有可能安排在汛期检修外一般安排在枯水期进行应根据设计预定的该建代表值的计算水位可参照规定的有关洪水标准结合设计预定的挡水水位管道及地下结构的外水压力本条系参照目前工程设计中折减系数值多采用对于靠近水库的地段对于内水压力较大的引水隧洞本条沿用故本规范对附录云峰水电站阀鉴于国内水电工程的实践经验采用适当的加劲措施即可满足排水洞的排水降压效果与其如花木桥水电站在下水平段顶部以上而美国巴斯康蒂抽处开挖了条头由结合工程地质条件倍水头折减系数采用地下水含有析离的矿物质时可能导致排水管堵塞扬压力一般规定计算截面上扬压力的作用面积系数为日本的有关设计规范中关于基面上的扬压力均作用于计算截面全部截面积上坝等坝基面上的扬压力分布图形是不同的同一种坝型在不同的地基地质条件及防渗排水措施的在扬压力分布图形中混凝土坝的扬压力种情况式中分别统计分析主排水孔处的扬压力强度系数和副排水孔处的残余扬压力强度系数并定义为式中副排水孔处的实测水头统计分析排水孔处的渗透压力强度系数本规范编制时收集到多座混凝土坝的坝基面实测扬压力观测资料及残余扬压力强度系数分别进行了概率统计分析结果表明在最终确定扬压力分布图形中的渗透压力强度系数和扬压力强度系数时作了如下考虑和同扬压力强度系数和测资料表明采用比河床坝段大可不区分坝型也不区分下游是否设帷幕一律采用例如丹江口坝右岸个坝段的坝基为弱透水的云母钙质片岩其渗透压力强度系数值可按照既设中在拱坝拱座稳定分析中岸坡拱座侧面排水孔处的渗透压力强度系数一般可按其靠上游一侧在所调查的现为即采用数采用当扬压力按浮托力和渗透压力分别计算时浮托力主要取决于相应设计状况下的下游计算渗及残余扬压力强度系数的变异性而它们均可采用随机变量概率模型来多座混凝土坝坝基扬压力的观测资料分类进行统计分析的结果表明分位值与现行规范同时取其概率分布的最后按这两种情况计算渗从而确定其作用分项系数为渗透压力除实体重力坝采用压力和主排水孔后的残余扬压力分别采用和混凝土坝坝前淤积泥沙对坝基的防渗效果可以从刘家峡坝该坝段处从年月至年月连续观测资料反映扬压力强度系数为年又在与年月已有年连续观测的资料该孔扬压力强度系数亦为表盐锅峡大坝防渗帷幕前实测渗透压力强度系数坝坝踵的实测扬压力强度系数均在前苏联高本条系根据葛洲坝二江泄水闸闸底面及消力池护坦底板年连续年的扬压水闸的扬压力为了研究软基上水闸扬压力的统计特征曾经调查了江苏省沿海和内陆个软基上的水根据不同的工程规模和地基地形条件每个剖面布置根测压管观测资料的整理方法与岩基上混凝土坝上采用方法相同以三河闸从江苏省虽然改进阻力系数法计算成果与电拟试验成果比较接近天然地基在土层分布上很少是均尽管理论计算在目前难以通过观测资料的统计分析或其他更好的方法确定水闸扬压力代表值之前本规范仍沿用现行表本条文系基于下述理由侧向渗透速率较慢用相应部位闸底扬压力的计算值偏于安全故理应按侧向绕流计算确定水电站厂房和泵站厂房的扬压力由于接缝处排水沟或本条与动水压力一般规定其力学本质是由水流的紊当水流脉动对结构物的安全有影响或会引起结构振动时恒定流建筑渐变流时均压力对于恒定流渐变流的动水压强接近于静水压强分布规律考虑到在某些情况下受到图反弧底面压强分布反弧段水流离心力的范围内对反弧半径等条件下进行的组试验所得压强分布如图中反弧底面测点处的压约为计算的离心力平均压强比模型试验的平均压强平均小弧段水流的曲率半径简化为等同于反弧半径图边墙压强分布试验表明在靠近底部倍水深的范围内墙各点距底面水深压强与底部压强按规定的线性分布假定所求得的荷载值比试验值大确定其作用分项系数采用水流对尾槛的冲击力影响水流对尾槛冲击力的因素较多流态流态关于流态的水流阻力系数流态是从流态于关于流态其阻力系数较流态小按拉贾拉南公式的计算结果为力池内形成了水跃且脉动压力涉及脉动压强和面本规范根据国研究成果和由日本新成羽工程原型观测得出的时间空间函数按指数型衰减的规律导出面值为当结构块顺流向长度届国际大坝会议上发表的关于但目前此项研究尚不够充分对重要工程宜通过适当的其统计特征包括脉时间空间相关特征及频谱按照水力学定义压力系数定义脉动压强系数为式中计算断面的平均流速本规范取前者属紊流边界层型后者属强分离流紊流边界层内壁上脉动压强系数的理论值约为急流区平顺边界层的脉动力幅值不大关于溢流式厂房顶的脉动压强系数池潭为新安江为类比于平溢流厂房此外尚可参考两项工程的模型试验资料二滩为三峡主厂房为模式口陡槽槽身为反弧段中部为乌江渡左岸滑雪道反弧最低点为溢流面为乌江渡号溢流孔反弧最低点为平桥试验陡槽槽身处小于由于故取流脉动压力和沿水跃长度方向距离的不的影响仅区分大于和小于为时达到最大值考虑到一其较低的水锤压力对于中小型工程附录修正系数本条系参照按公式计算的对于设置调压室的压力水道而当调压室水位升高到最高时用特征线法可以计算出涌波与水锤压力各自通常只能根据调压室的型式考虑二者的相遇效应式或差动式调压室涌波水位的相互影响通过部分水电站的验算表明值一般在地应力及围岩压力一般规定实践证明围岩具有很好的自稳能岩其力学性质表现为正交各向异性的连续介质体的崩落和滑移外对于这类岩体的围由这类岩这具有大量夹泥且块状呈棱面接触的岩体通常称之围岩岩围岩的变形和破坏机理有其特殊性或仅对其取值原则作出对此两项作用的作用分项系数采用大于初始地一般情况下当工程所在地区或附近具备少量实测地应力资料时可建立区域地应力场的有限元计算模型进行模拟计算使各已知点的计算地应力与实测地应力达到最佳的拟合某些情况下也可根据少数实测变形资料进行反演分析综合分析确定岩体初始地应力的数据后经统计分析得出这一结论与弹由重力和构造应力场叠加而成的岩体初始地应力场极为复杂根据国内造应力影响系数值在以上的占以下的仅占的占考虑到值为确定值采用般在二滩水电站是国内地下洞室个测点的水平测压力系数为根据国内外统计资料本规范推荐采用时力状态围岩大多不稳定当围岩强度比系数小于时由于地应力状态受各种复杂因素的影响仅以应力的量级评价地应力状态不一定完全可围岩压力一般都根据围岩的松脱若监测结果表明施工加固措施已使围岩达到稳定或基本稳定时由于开挖后形成的临空面使岩体失去了形成了作用于支护结构或衬砌上的压力由统计资料和工程实践表同时考虑到规范的连续性计算公参照普氏理论方法本规范对水平压力的计有人认为埋深大致为人认为土压力和淤沙压力挡土建筑物的土压力根表产生主动和被动压力所需的墙顶位移当挡土建筑物有背向填土的位移并达到一定量且墙后填土达成到极限平衡状态时作用于建挡土墙静止不动时填土作用于墙背面的土压一般认为极限土压力的发生表由表中数值可见压力来设计挡土墙如关于被动土压力由于水利工程中很少遇到挡土建筑物向填土方向位移的情形且被动土压力由于库仑方法能考虑较多的影响因素并对于粘聚力以前常用等代内摩擦角加以考虑导出可考虑土的粘经实际工程统计分析其变异系数多小于也可作为定值因此主动土压力系数的规定可采用其概率分布的较不利的某个分位值作为其标准概率分布的主动土压力系数是墙后填土内摩擦角垂面的夹角数具有较大的变异性对于的分位值大致对应于的分位值由此可确定土压力参数的及墙体高度方法求得取值的因素较多中所列计算式和表中参数为低于其概率分布土压力计算参数给出了不同土类的取值范围规范中的土类是按照需要指出的是附录和表第二破裂面填土将沿第二破裂面而不是沿墙背滑动此时应考虑按第二破裂面计算作用于墙背的当墙后填土表面作用无均布荷载时可将该荷的计算方法常用的有两种使用弹性理论需要知道填土的泊松比公式可以很方便地计算本规范将这两种方法一并列入其标准值按静止土压力系数的分位值试验统计资料不充分取值表其静止土压究对主动土压力和静止土压力均采用上埋式埋管的土压力对其应用条件作如下说明要求埋管上填土的压实度应不低于对于未能压实的疏对于在地基中挖沟埋设的沟埋式管实际上管侧填土并未达到主动极限平衡根据管道的结构受力情况分按照土压力的计算理论压力及管水平直径下部倒拱的减载作用对埋深淤沙压力在计算坝前淤积高程时根据已建工程的实计算库区淤积分布的设计沙量邻近泄水排沙建筑物的坝段当排沙效果可靠时若设计基准期内坝当电站坝段或临近坝段设置排沙底孔淤沙的浮重度也与淤沙的级配及形状对于同一淤积深度的泥沙设计淤沙压力的变异性取决于计算参数及数的因素错综复杂及的实测值分别比原计算取值增大和仅增加风荷载和雪荷载风荷载关于风荷载标准值的计算本规范沿用了时规范修订组根据全国年到年或年到次定时记年一遇的年最大风速换算为基本风压总则范规定的风雪荷载也应作为设计的取值依据因此本规范基本风压引用了其本规范规定的系数和年和水工建筑物大都建在山区其风压值不能直接在有条件的情况下测和调查得出山区与附近台站的相关关系在大气边界层内对风速沿高度的分布式中与地面粗糙度有关的系数相当于和水工建筑物的风荷载体型系数除可按照及基本风压是根据年的最大风在水工结构中须考虑风振的结构不多风振系数的计算方法较为复杂及当采用作用分项系数年设计基准期内风荷载概率分布的雪荷载基本雪压是从建站起到在统计中当缺乏平行观测的积雪密度时东北及新疆北部地区取华北及西北地区取因此一在无实测资料的情况下可考虑将基本雪压增大服从极值当采用作用分项系数年设计基准期内雪荷载概率分布的冰压力和冻胀力静冰压力自调查其中黑龙江省胜利水库具有连续在此基础上根据东北和华北地区根据公式计算与实测静冰压力值比较其误差在故作用分项系数采用动冰压力也可能只有撞击而不破本条采用了前苏联规范的计算方法融解温度下的小冰块取前苏联建筑法规冰初期可采用国内齐齐哈尔铁路局冰压力试验研究组的现本条中的值是综合国内关于形状系数本条前苏联规范中采用一个结构物前沿宽度与冰厚的比值部河流冰的抗挤压强度在流冰期不大于有关的可见由上述各种方法得参考前苏联确定动冰压力的作用分项系数采用冻胀力例如加拿大如黑龙江省低温建筑物科研所的结果和为本规范规定的单位切向冻胀力年原型观测结果以及大量的实际工程调查资料参设计冻深及有效冻深系数本条给出的单位表给出的单位水平冻胀力中墙体变形影响系数及边坡修正系数冻胀力资料表中的单位竖向冻胀对于的不利影响故取其作用分项系数为浪压力一般规定海堤的风浪压力主要河堤的浪压力同时受波浪实测短期分布的某一累积频率波高的年最大值系列进行频率分析然后按某一重现期确定设计但对岸距离小于速和对岸距离计算同一重现期的波浪要素河川水利枢纽工程几乎难以行水工建筑物设计规范基本上遵循了这一原则但对于设计波浪的标准包括两个方面当按风速资料间接确定不同重现期的设计波浪时设计波浪的重现期问题即计算风速的重现现行水工建筑物设计规范采用风速加成法均最大风速的倍约相当于年重与偶然作用同时出现的可变作用可根据观测因此本规范规定当浪压力参与作用基本组合参与偶然组合时关于设计波浪的波列累积频率均在鉴于本规范不适用于海堤工建筑物级别的差异可在结构重要性系数设计波浪的波列累积频率一律采用莆田试验站公式是由南京水利科学研究院从田海浪试验站进行年的波浪观测现行采用了前者的波长计算公式和后者的波高计算公式而我故本规范通过对由年最大风速系列推算的某一累积频率波高进行概率统计分析和浪压力的分项系年重现期年最大风速计算的波高波高概率分布的计波高计算的波浪总压力与由标准波高计算的波浪总压力之间的比值对直墙式挡水建筑物为左右对斜坡式挡水建筑物为为简便起见规定浪压力的作用分项系数采用直墙式挡水建筑物上的浪压力立波的波状运动系世纪年代由森弗罗的研究得出的斜坡式挡水建筑物上的浪压力关于斜坡式建筑物上的浪压力计算前苏联国家建设委员会年颁布的建筑法规累积频率为要大得多因此可以认为研究结果尚表明累积频率为波浪反压力的分布图形沿用了前苏联法规的规定同时参照计算有效波浪反压力然后乘以的系数转换为累积频率为楼面及平台活荷载水电站主厂房楼面活荷载各层楼面的荷载情况均本规范编制时广泛收集了国内近容量分为大于表主厂房楼面设计荷载统计参数汇总参考已建工因此其取值在一定程度上包含了考虑到统计分析时按单机容量划分的区间较大比照列出表水电站副厂房楼面活荷载副厂房各房间按其使用功能的不同表中所列副厂房的楼面活荷载标准值系根据对国内近座已建水电站设计荷载资料的统其他要求及作用分项系数实际上在整应按楼面参照国际标准确定折减系数采用按照实际情况考虑故规定在一般情况下的作用分项系数采用用桥机和门机荷载桥机荷载均为软钩体的硬钩只有在机组安装或大修时才在额定负荷工况下运其运行速度缓慢以内大车运行速度控制在该荷载由两部分式中单台桥机总质量大车行走时的加可参照表规定道上所有制动轮最大轮压之和的采用年代全苏起重运输机械制造科学研究所的建系数采用况且当时苏联的有关资料表速时间由于水电站桥机运行速度低对五强溪等值均在轮的最大轮压之和的采用制动轮数目等于全部车轮数目的动轮最大轮压之和的该荷载由两部分组另一部式中尽管受力可能不均匀对五强溪等考虑到受力的不均匀取其比值为动力系数采用考虑到桥机吊重物时停放位置的偏差桥机竖向荷载和水平荷载的作用分项系数均采用门机荷载门机一般都在露天工且均为此类门机的运行速度缓慢主钩升降速度一般控制在根据以上特点故此类门机运行机构的量引起的惯性力以及悬挂吊物摆动产生的水平分力由于实际工程门机纵向水平荷载主要由两部分组成一部分为门机自身惯性力另一部分为悬挂在吊索但轮最大轮压的比值均在考虑到制动轮轮压的不均匀性和风压力作用的影响轮压之和的第二部分是当悬挂该风压物及吊具重力之和的比值均在风压力作用的影响温度作用一般规定则取决于结构所出现温度变化包括温升和温降温度作用系指可能出现且对结构产生作用效应的根据混凝土结构的特点其温度作用的发展过程可分为三个阶段早期自混凝土浇筑开始中期自水泥水化热作用基本结束起晚期混凝土完全冷却以后的运行期但早期水施工期的温因此本章只规定温度作用的计不同对前无论考虑温度的年周期变化及月变幅的影响杆件结构通常按结构力学方法计构的温度作用非线性温差虽然是引对于坝体混凝土浇筑块与其他形状复杂的结构则必须按连接介质热传导理论根据其边值条件计算结构的温度场。

《水工建筑物》第三章：拱坝的布置及荷载、应力及稳定分析、坝身构造及优化、地基处理等基础知识

单曲拱坝,只有水平向曲率变化，而各悬臂梁的上游面呈铅直的拱坝；双曲拱坝,水平和竖向都有曲率变化的拱坝。
单曲拱坝
双曲拱坝
（3）按构造周边缝拱坝：在靠近坝基周边设置永久缝的拱坝；空腹拱坝：坝体内有较大空腔的拱坝。
四、拱坝的发展概况
●最古老拱坝遗址是古罗马时期建于法国南部的鲍姆拱坝，坝高约12m。13世纪伊朗修建的库力特拱坝，高达60m，这个记录一直保持到20世纪初。
曲线等于上游面的曲线加上 T(z) 。
■单曲拱坝，拱冠梁上游面是铅直线，下游面是倾斜直线或几段折线。
三、拱坝布置的步骤和原则
（一）步骤
1.根据坝址地形图、地质图和地质查勘资料，定出开挖深度，画出可利用基岩面等高线地形图。
2.在可利用基岩面等高线地形图上，试定顶拱轴线的位置。以顶拱外弧作为拱坝的轴线。顶拱轴线的半径可用＝0.6L1，或参考其他类似工程初步拟定。将顶拱轴线在地形图上移动，调整位置，尽量使拱轴线与基岩等高线在拱端处的夹角不小于30°，并使两端夹角大致相近。按选定的半径、中心角及顶拱厚度画出顶拱内外缘弧线。
图4–12 拱冠梁剖面尺寸示意图 1–凸点；2–拱冠顶点的铅垂线
根据我国对东风、拉西瓦等11座拱
坝的β 1、β 2和S值的敏感性计算分析，其适合范围是：β 1＝0.6～0.7，β 2＝0.15～0.2，S＝
0.15～0.3。对基岩变形模量较高或宽高比较大的河
谷，β 1、β 2取小值、S取大值。定出A、B、C三点位
L/H=6.0，T/H＝0.29。
2. L/H相同，不同河谷形状的比较
（a）V型河谷；（b）U型河谷
1–拱荷载；2–梁荷载
★V形：适于发挥拱的作用，靠近底部水压强度最大，但拱跨短，因之底拱厚度仍可较薄；

《水工混凝土结构设计规范SL191-2008》宣贯要点

sk
Es
(30 c 0.07
d
te
)
SL/T191-96 和 SDJ20-78 均没有非杆件体系结构的裂缝宽度验算方法，08 规范适应工程需要，在参考国外规范的基础上，提出了非杆件体系结构通过控制钢筋应力 s 间接控制裂缝宽度的验算方法。控制受拉钢筋的应力。一般情况下，按荷载标准值计算的受拉钢筋应力 σsk 宜符合下式规定：
8
六、正截面裂缝宽度控制验算
SL/T191-96 最大裂缝宽度 wmax 计算公式为： wmax = 1 2 3
sk
d 3c 0.10 Es te
与 SDJ20-78 相比，增加了混凝土保护层厚度 c 这一因素。工程设计表明，当混凝土保护层厚度较大时， SL/T191-96 的裂缝宽度计算值比 SDJ20-78 偏大较多，会出现钢筋用量由裂缝宽度限制条件控制，比承载力所需钢筋用量增加很多的情况。关于裂缝计算公式，08 规范结合试验研究和工程实际，进行了以下几方面的修正： 1 将 96 规范中的构件受力特征系数 1、钢筋表面形状系数 2 和荷载长期
作用影响系数 3 简化整合成综合影响系数。受弯和偏心受压构件＝2.1；偏心受拉构件＝2.4；轴心受拉构件＝2.7。 2 配置带肋钢筋的矩形、T 形及 I 形截面受拉、受弯和偏心受压钢筋混凝
土构件，在荷载效应标准组合下的最大裂缝宽度 wmax（mm）可按下式计算：
wmax
3
Байду номын сангаас
二、环境类别划分
结构的耐久性要求及裂缝控制与结构所处环境条件有很大关系。SL/T191-96 将水工建筑物的环境类别划分为一至四类，为了进一步将淡水水位变化区与海水水位变化区、淡水水下区与海水水下区等不同的侵蚀程度加以区分， SL191-2008 将环境类别划分为一至五类，以期更符合工程实际情况。不同的环境条件类别，要求不同的耐久性设计。

水工建筑物复习思考题2016.03(DOC)

《水工建筑物》复习思考题一．结业考试试卷题型：本课程结业考试是开卷考试，90分钟（1）．名词解释，每题4分，共20分；（2）．单项选择题，每题4分，共16分；（3）．填空题，每空2分，共20分；（4）．判断题，每题3分，共12分；（5）．简述题，每题6分，共18分；（6）．计算题，一题，14分。

二. 考试形式：开卷三. 复习要领：开卷考试涉及范围广泛，不能只看重点；建议复习时要通读教材，充分理解各章节的主要内容，以便快速在教材中找出所需要的内容。

四、各章复习重点：第一章绪论1、概念水利枢纽水工建筑物2、水工建筑物分等分级第二章水工建筑物的荷载及其组合1、概念扬压力；地震荷载；基本烈度；荷载效应；荷载组合；可靠度2、扬压力分布图，计算方法，减小扬压力的措施3、极限状态设计法：承载能力极限状态正常使用极限状态计算方法、适用范围第三章重力坝1、重力坝的稳定主要依靠自重满足稳定和强度要求重点掌握安全系数法以及承载能力极限状态法计算重力坝浅层或深层抗滑稳定性（注意建基面不是水平的情况）2、提高重力坝抗滑稳定的措施3、重力坝的应力分析掌握坝踵、坝趾的应力计算4、温度应力的产生原因以及温控的工程措施5、空化和空蚀的定义以及应采用的工程措施6、混凝土重力坝的材料分区及各分区混凝土的性能要求7、重力坝的基本构造，如分缝、廊道、排水等第四章拱坝1、拱坝的受力特点2、河谷对拱坝的形状的影响宽高比河谷断面形状（U型、V型）3、水平拱圈的布置4、什么是倒悬，倒悬的影响5、拱坝的温度荷载封拱温度定义温度变化对拱圈应力的影响6、拱坝的应力分析拱梁分载法特点，以及与其他方法的异同7、拱坝的几种泄洪及相应的消能防冲方式8、拱坝和重力坝构造的区别，如分缝第五章土石坝1、土石坝的渗流计算计算方法2、渗透变形渗透变形（破坏）的类型、特点3、土石坝的填筑标准粘性土的填筑标准非粘性土的填筑标准4、土石坝稳定分析刚体极限平衡理论的条分法5、土石坝的基本构造防渗体排水（注意几种排水的特点）反滤层过渡层6、砂砾石地基土石坝地基处理措施防渗措施：截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕等各自的适用条件排水措施在不同的地质条件下能灵活运用第六章河岸溢洪道1、河岸溢洪道的类型及其特点重点：正槽式溢洪道侧槽式溢洪道2、正槽式溢洪道组成部分第七章水工隧洞1、闸门在隧洞中的布置注意无压隧洞和有压隧洞的布置区别2、隧洞的组成及其作用进口建筑物型式隧洞的断面形状（无压、有压），注意不同的地质条件3、隧洞的灌浆固结灌浆、回填灌浆的作用和区别4、隧洞衬砌的类型5、圆形有压隧洞衬砌的荷载围岩压力（定义）围岩弹性抗力（特点及什么情况下考虑弹性抗力）6、喷锚支护定义原理第八章水闸1、水闸的型式2、消力池的主要型式3、地下轮廓线的定义、布置原则防渗长度4、衡量水闸闸室稳定的指标5、闸门的类型工作闸门、事故闸门、检修闸门的启闭条件平压管的作用6、橡胶坝的特点第九章水利枢纽1、河道引水枢纽的主要类型无坝引水有坝引水2、横向环流的影响3、河道整治目的主要建筑物第十章渠系建筑物1、渡槽定义2、常用渡槽的型式：梁式拱式五、注意事项1、当教材和课件内容不一致时，复习时以课件为准2、考试时需要携带尺子、铅笔等绘图工具，计算题需要用计算器三、填空题造价低。

水工建筑物设计荷载

水工建筑物设计荷载作用在水工建筑物上的各种外力及其他产生内力和变形的因素，称为荷载（或作用）。

荷载是水工建筑物设计的重要依据。

作用在水工建筑物上的荷载按其特性及出现概率分为基本荷载和特殊荷载两类。

1.基本荷载直接施加在构造物上的集中力或分布力，对建筑物安全经常起作用的荷载，称为基本荷载。

水工建筑物的基本荷载主要有：①构造物自重和永久设备自重；②水压力，包括静水压力、扬压力（渗透压力和浮托力）、动水压力（水流冲击力、离心力）、浪压力；③冰压力（静冰压力和动冰压力）、冻胀力；④土压力和淤沙压力；⑤地应力和围岩压力；⑥风荷载和雪荷载；⑦温度荷载（根据混凝土构造特征，分别考虑施工期和运行期温度变化对构造的影响）；⑧移动设备和人群活动产生的可动荷载等。

2.特殊荷载荷载在水工建筑物设计基准期内出现的时机（概率）很小，一旦出现其破坏力（量值）很大且持续时间很短的突发性荷载，称为特殊荷载。

水工建筑物的特殊荷载主要有：①地震荷载，包括地震惯性力、地震动水压力、地震动土压力；②校核洪水位时的静水压力。

3.荷载组合同时作用在水工建筑物上的各种荷载，称为荷载组合。

水工建筑物的荷载除自重外，其他荷载在一定范围变化,各种荷载的耦合概率也不一样。

因此，在设计时需要根据实际情况考虑可能同时出现的荷载组合，分别开展建筑物的水力和构造计算，并按荷载组合出现的概率，采用不同的安全系数。

我国在水工建筑物荷载设计规范中把荷载组合分为基本组合和特殊组合两类。

基本组合由同时出现的几种基本荷载组成，正常蓄水位情况、设计洪水位情况和冰冻情况都属于基本组合。

在水工建筑物运行期内，两种特殊荷载同时出现的概率很小，因此，特殊组合由同时出现的几种基本荷载和其中一种特殊荷载组合。

长期以来，水工构造设计的荷载计算和组合情况，一般均有各类水工构造设计规范分别作出规定，缺乏统一的取值标准和方法。

1994年公布的《水利水电工程构造可靠度设计统一标准》(GB50199—94)将荷载统称为作用，荷载组合改称为作用效应组合。

水工建筑物主要设计方法,学会计算建筑物上所承受的荷载

水工建筑物主要设计方法，学会计算建筑物上所承受的荷载一、主要荷载根据《水工建筑物荷载设计规范》，水工建筑物的荷载按作用随时间变异性，可分为永久积极作用荷载、可变布季谢作用荷载和恰巧作用荷载。

1.永久作用荷载：包括结构自重和永久设各自重、土压力、淤沙压力、地应力、围岩压力、预应力。

2.可变作用荷载：包括静水压力、扬压力、动水压力、水锤压力、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.偶然作用荷载：包括地震作用、校核洪水位时的静水压力、扬压力、浪压力及水重等。

水工建筑物设计时，首先要计算建筑物上所承受的荷载，然后再成功进行荷载组合，以及成功进行抗滑稳定分析、应力分析、渗流计算、沉降计算、应力应变计算和抗震设计等。

二、抗滑稳定分析在各种荷载组合情况下，水工建筑物都应持续保持其稳定。

稳定分析是水工建筑物设计的一项重要内容。

目前水工建筑物的稳定分析采用整体宏观的半经验法。

例如，一般重力坝失稳发生在坝底与基岩的接触面，因为此处受库水压力最大，坝底混凝土与岩基托尼山不易完全接触好，或者混凝土水泥凝固收缩和密度收缩时，单点接触面产生局部的微小裂缝。

在设计中，通常校核重力坝沿坝基面的抗滑稳定;如果岩基内有幼稚夹层，则要核算沿软弱夹层的抗滑稳定;对身处岸坡的坝段，当地形、地质条件不利于地球化学坝的稳定时，也要对在三向荷载作用下的稳定结构性问题进行研究。

三、应力分析强度和稳定性是表示安全的两个重要方面。

强度问题的研究，通常包括对内力、应力、变形、位移和裂缝的所研究。

当应力不已经超过材料的强度，变形和位移不超过建筑物正常工作状态的允许值，以及在桩基内不出现裂缝或限制裂缝在允许范围以内时，就认为建筑物处于出现异常认为运行状态。

因此，应力分析是校核强度和稳定平稳的前提。

重力坝应力分析的方法可归纳为理论计算和模型试验两大类。

目前仍然常用的模型试验方法有偏光弹性试验、激光激光试验和脆性材料试验。

水工建筑物重点知识总结

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。

水工建筑物知识点整理

名词解释：aj : J号单位荷载对i点的径向线变位。

安全储备：（R-S）>0其中：R-结构抗力；S-作用效应。

不平衡剪力：脱离体两侧的剪力的差值。

侧槽式溢洪道：侧槽式溢洪道是岸边溢洪道的一种型式，溢流堰设在泄槽一侧，沿等高线布置，水流从溢流堰泄入与轴线大致平行的侧槽后，流向作90°转弯，再经泄槽或隧洞流入下游。

弹性抗力：当衬砌承受荷载向围岩方向变形时将受到围岩的抵抗，把这个抵抗力称为弹性抗力。

弹性抗力：当衬砌受到某些主动力的作用而向围岩方向变位时，会受到围岩的限制而产生反作用力。

是一种被动力, 能协助衬砌分担外荷载，是有利的。

低水头水工建筑物：一般指水头不超过3om勺水工建筑物，主要有水闸、低坝、橡胶坝、船闸等，多数建在软基上，也有建在岩基上的。

地下轮廓线：水闸闸基不透水的铺盖，板桩及底板等与地基的接触线，即闸基渗流的第一根流线，称为水闸的地下轮廊线。

反滤层：反滤层一般由1〜3层级配均匀，耐风化的砂、砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大。

反滤的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗透变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。

防渗长度：把不透水的铺盖、板桩和底板与地基的接触线，是闸基渗流的第一根流线，称为地下轮廓线，其长度称为防渗长度。

拱冠梁：贯穿各层拱圈顶点的悬臂梁。

拱效应：在心墙坝中，非粘性土坝壳沉降速度快，较早达到稳定，而粘土心墙由于固结速度慢，还在继续沉降，坝壳通过与心墙接触面上的摩擦力作用阻止心墙沉降，这就是坝壳对心墙的拱效应。

拱效应使心墙中的铅直应力减小，甚至由压变拉，从而使心墙产生水平裂缝。

固结灌浆：采用浅孔低压灌注水泥浆对坝基加固处理的办法。

管涌：坝体和坝基土体中部分颗粒被渗流水带走的现象，是土坝渗流变形的一种形式。

海漫：是水闸紧接护坦之后，还要继续采取的防冲加固措施，其作用是进一步消减水流的剩余能量，保护护坦和减小对其下游河床的冲刷。

回填灌浆：是为了充填围岩与衬砌之间的空隙，使之紧密结合，共同工作，改善传力条件和减少渗漏。

水工建筑物

绪论水工建筑物：为了满足防洪要求，获得灌溉、发电、供水等方面的效益，需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物，用来控制和分配水流，这些建筑物统称为水工建筑物。

水利枢纽：不同类型水工建筑物组成的综合体成为水利枢纽。

水工建筑物根据所属工程等别及其在工程中的作用和重要性分为五级；水利枢纽根据工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。

永久性建筑物：指工程运行期间使用的建筑物。

临时性建筑物：指工程施工期间使用的建筑物，如导流建筑物、施工围堰等。

水工建筑物按作用分类：1挡水建筑物2泄水建筑物3输水建筑物4取（进）水建筑物5整治建筑物6专门建筑物挡水建筑物：指用以拦截江河，形成水库或壅高水位，以及为抗御洪水或挡潮沿江河海岸修建的堤防、海塘等。

泄水建筑物：指用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库、渠道等，以保证坝和其他建筑物的安全。

整治建筑物：指用以改善河流的水流条件，调整水流对河床及河岸的作用。

专门建筑物：指为灌溉、发电、过坝需要等而兴建的建筑物。

水利工程的特点：1工程量大，投资多，工期长2工作条件复杂3受自然条件制约，施工难度大4效益大，对环境影响也大5失事后果严重重力坝重力坝：用混凝土或石料等材料修筑，主要依靠坝体自重保持稳定的坝。

主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求，同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度要求。

重力坝得到广泛采用，优点：1结构作用明确，设计方法简便，安全可靠2对地形、地质条件适应性强3枢纽泄流问题容易解决4便于施工导流5施工方便缺点：坝体剖面尺寸大，材料用量多2坝体应力较低，材料强度不能充分发挥3坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利4坝体体积大，由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩，将产生不利的温度应力和收缩应力。

重力坝的设计内容：1剖面设计2稳定分析3应力分析4构造设计5地基处理6溢流重力坝和泄水孔的孔口设计7监测设计重力坝受的荷载与作用：1自重（包括固定设备重）2静水压力3扬压力4动水压力5波浪压力6泥沙压力7冰压力8土压力9温度作用10风作用11地震作用荷载：1基本荷载2特殊荷载荷载组合：1基本组合2特殊组合基本组合属于设计情况和正常情况，由同时出现的基本荷载组成；特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。

水工建筑物荷载设计规范DL_5077-1997

前言1 范围2 引用标准3 总则4 主要符号5 作用分类和作用效应组合6 建筑物自重及永久设备自重7 静水压力8 扬压力9 动水压力10 地应力及围岩压力11 土压力和淤沙压力12 风荷载和雪荷载13 冰压力和冻胀力14 浪压力15 楼面及平台活荷载16 桥机和门机荷载17 温度作用18 地震作用19 灌浆压力附录 A(标准的附录)水工结构主要作用按随时间变异的分类附录 B(标准的附录)水工建筑物的材料重度附录 C(标准的附录)混凝土衬砌有压隧洞的外水压力折减系数附录 D(标准的附录)改进阻力系数法附录 E(标准的附录)简单管路水锤压力计算公式附录 F(标准的附录)主动土压力系数Ka和静止土压力系数K0的计算附录 G(标准的附录)波浪要素和爬高计算附录 H(标准的附录)水库坝前水温计算附录 J(标准的附录)拱坝运行期温度作用的标准值附录 K(标准的附录) 本规范用词说明条文说明打印刷新水工建筑物荷载设计规范Specifications for load design ofhydraulic structureDL5077—1997主编单位：电力工业部中南勘测设计研究院批准部门：中华人民共和国电力工业部批准文号：电综［1997］567号施行日期：1998年2月1日前言本规范是根据1990年原能源部、水利部水利水电规划设计总院“(90)水规字11号”文件的安排组织制订的。

其目的在于统一水利水电工程结构设计的作用(荷载)取值标准，以利于按照GB50199—94《水利水电工程可靠度设计统一标准》的原则和方法进行水工结构设计。

本规范必须与按照GB50199—94《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》制订的其他水工结构设计规范配套使用。

本规范中所列全部附录都是标准的附录。

本规范由电力工业部水电水利规划设计总院提出、归口并负责解释。

本规范的主编单位：电力工业部中南勘测设计研究院。

参编单位有：电力工业部北京勘测设计研究院、西北勘测设计研究院、成都勘测设计研究院、华东勘测设计研究院，水利部上海勘测设计研究院、东北勘测设计研究院，中国水利水电科学研究院，南京水利科学研究院。

水工建筑物上的荷载及荷载效应组合

其单位长度上合力标准值：冲刷充填物质，分离岩体，能鼓开一定厚度的断层等软弱带，能导致围岩塌方
坝底面和坝体内扬压力分项系数系数：
（3）当坝基上游有防渗帷幕和排水孔并设下游副排水孔及抽排系统时，坝基面上游处的扬压力作用水头为H1，主副排水孔中心处的扬
垂直压力： F KHD 压力作用水头分别为α1H1和α2H2，下游处为H2，其间各段依次以直线连接。
（2）当坝基上游设防渗帷幕和排水孔时，上游处的扬压力作用水头为H1，排水孔中
心线处为H2+α（H1-H2），下游（坝趾）
处为H2，其间各段以直线连接。如图24(a,b,c,d)所示。
（3）当坝基上游有防渗帷幕和排水孔并设下游副排水孔及抽排系统时，坝基面上游处的扬压力作用水头为H1，主副排水孔中心处的扬压力作用水头分别为α1H1和α2H2，下游处为H2，其间各段依次以直线连接。如图2-4(e)所示。
式中参数见图2-8、2-9。（1）闸坝反弧段上的动水压力:
沿裂隙面有大量滴水或线状流水
② 渗透压力的作用分项系数，对实体重力坝采用1.
其中：K 为垂直土压力系数可查图2-9 四、土压力及淤沙压力
s 1．挡土建筑物的土压力
PH=
（2-2）
K 为侧向土压力系数可用下式计算： γ—挡土墙后填土的重度（KN/m3）；
作用于建筑物底面上的扬压力值，应按垂直作用于计算截面积上的扬压力分布图形求和。
扬压力分布与上下游水位、防渗排水措施有关。
1．重力坝、拱坝的扬压力
对岩基上混凝土坝，坝体底面扬压力分布：
（1）坝基无防渗帷幕和排水孔幕时，作用于坝底面上游边缘处的扬压力为H1，下游边缘处为H2，其间用直线连接。如图2-5(f)所示。

(整理)水工钢筋混凝土设计规范要点

SL191-2008《水工混凝土结构设计规范》要点SL191-2008《水工混凝土结构设计规范》对SDJ20-78和SL/T191-96两规范进行了整合，对部分条文进行了合理修订，并补充了新的内容。

SL191-2008修订的主要内容有：1结构构件的安全度表达，在考虑荷载与材料强度的不同变异性的基础上，采用经多系数分析的安全系数K的表达方式；2对环境类别的划分进行了调整；对结构设计的耐久性要求作了补充；3按照新的钢材国家标准，取消了热处理钢筋，对钢筋的品种进行了调整；对混凝土和钢筋的材料性能设计指标作了修订；4斜截面承载力计算公式由原规范的两个公式改为一个公式；受冲切承载力计算增加了考虑荷载作用面积影响等因素；5对大保护层厚度构件裂缝宽度的计算公式进行了修正；增加了非杆件体系钢筋混凝土结构通过限制钢筋应力来间接控制裂缝宽度的规定；6增加了小剪跨比的牛腿配筋计算公式；对壁式连续牛腿单位长度吊车轮压的计算方法作了调整；7增加了具有水工特点的闸门门槽、水电站钢筋混凝土蜗壳、尾水管和坝体内孔洞的设计构造要求。

SL191-2008规范所替代标准的历次版本为：——SDJ20-78——SL/T191-96一、荷载效应组合设计值计算SL191-2008引入荷载效应组合系数，相当于SL/T191-96规范荷载分项系数，但略有不同。

1.荷载类别《建筑结构荷载规范》GB50009-2001将荷载分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载3类。

《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1997附录A列举水工结构常用荷载分类。

《水工混凝土结构设计规范》SL191-2008把永久荷载分为两类：S表示；另一类是变异性很小的自重、设备重等，它所产生的荷载效应用Gk1S表示。

一类为变异性稍大的土压力、围岩压力等，其荷载效应用2Gk可变荷载也分为两类：S表示；另一类是可严格控制其不超一类是一般可变荷载，其荷载效应用Qk1出规定限值的可变荷载（或称为“有界荷载”），如按制造厂家铭牌额定值设计的S表示。

水工计算

§2-1 水工建筑物的荷载计算水工建筑物上的作用有：重力、水作用、渗透作用力、风及波浪作用、冰及冰冻作用、温度、土及泥沙作用、地震作用等。

一、自重W=V γ一般素砼取23.5~24kN/m 3，钢筋砼取24.5~25kN/m 3，浆砌石取21.5~23kN/m 3，对土石坝的材料重度应根据具体性能及不同部位，分别取湿重度、干重度、饱和重度、浮重度等几种情况计算。

水工建筑物上永久固定设备，如闸门、启闭机等，其自重标准值采用设备标牌重量作用分项系数：大体积混凝土、土石坝取1.0；对普通水工混凝土、金属结构（设备）取1.05，当自重对结构有利时取0.95。

地下工程的混凝土衬砌取1.1，其对结构有利时取0.9。

二、水压力水体对各种水工结构均发生作用，作用结果是对结构产生水压力，其可分为静水压力和动水压力。

1．静水压力水体静止状态下对某结构表面的作用力称为静水压力（1）作用在坝、闸等结构面上的水压力P H =221H w γ P V =w w V γ（2）管道及地下结构上的水压力计算。

内水压力：作用在管道内壁上的静水压力；外水压力：作用于管道或衬砌外侧的水压力。

对内水压力，为计算方便，常将其分解成均匀内水压力和非均匀内水压力两部分。

h p w wr γ=')cos 1(''θγ-=i w wr r p对有压隧洞的砼衬砌的外水压强标准值可按式（2-6）计算。

e e ek H p ωγβ= （2-6）式中：ek p ——作用于衬砌上的外水压强标准值（KN/m 2）；e β——外水压力折减系数，可按表2-1采用；e H ——作用水头(m)，按设计采用的地下水位线与隧洞中心线的高差确定。

同内水压力一样，外水压力也可分解成均匀外水压力和非均匀外水压力。

非均匀外水压力的合力方向垂直向上，合力的大小应等于单位洞长排开水体的重量。

2．动水压力（1）渐变流时的时均压强：θρcos gh p w tr =式中：tr p ——过流面上计算点的时均压强代表值（N/m 2）；w ρ——水的密度（kg/m 3）； g ——重力加速度(m/s 2)；h ——计算点A 的水深(m)；θ——结构物底面与平面的夹角。