水工建筑物讲义上的荷载及荷载效应组合

水工建筑物荷载计算讲稿定稿
尊敬的各位领导、专家、同事们，大家好！今天我将为大家讲解水工
建筑物荷载计算的相关知识。

第一部分：引言
第二部分：水工建筑物荷载的分类
第三部分：常规荷载计算方法
1.自重荷载的计算：通过测量水工建筑物各部分的净体积和材料的密度，可以计算出自重荷载。

2.活荷载的计算：活荷载是指水工建筑物上承受的人员、设备等活动
产生的荷载。

根据设计标准或实际情况，可以确定活荷载的大小。

3.风荷载的计算：风荷载是指风对水工建筑物产生的荷载。

根据风速、建筑物的几何形状和风的作用面积等参数，可以计算出风荷载。

第四部分：非常规荷载计算方法
1.地震荷载的计算：地震荷载是指地震对水工建筑物产生的荷载。

根
据地震烈度、建筑物的重要性等参数，可以通过地震荷载计算公式计算出
地震荷载。

2.冲击荷载的计算：冲击荷载是指由于水流冲击、碰撞等原因产生的
荷载。

根据水流的速度、流量、冲击面积等参数，可以计算出冲击荷载。

第五部分：荷载计算的实例分析
以一座水坝为例，假设其长100米，高50米，宽20米，材料为混凝土，密度为2400kg/m3、根据以上数据，我们可以计算出自重荷载。

第六部分：总结
通过以上的讲解，我们了解了水工建筑物荷载计算的分类、方法以及实例分析。

正确的荷载计算是确保水工建筑物安全稳定的重要步骤，希望大家能够在实际工程中认真应用，确保水工建筑物设计的质量和安全性。

谢谢大家的聆听！。

>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。

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。

职业教育水利水电建筑工程专业水工建筑物项目化实训包——水闸实训包荷载计算与组合《水工建筑物项目化实训包》项目组2015年3月荷载计算与组合1.《水闸设计规范》规定：（1）作用在水闸上的荷载可分为基本荷载和特殊荷载两类.基本荷载主要有下列各项：1)水闸结构及其上部填料和永久设备的自重；2)相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下水闸底板上的水重；3)相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的静水压力；4)相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的扬压力(即浮托力与渗透压力之和)；5)土压力；6)淤沙压力；7)风压力；8)相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的浪压力；9)冰压力；10)土的冻胀力；11)其它出现机会较多的荷载等.特殊荷载主要有下列各项：1)相应于校核洪水位情况下水闸底板上的水重；2)相应于校核洪水位情况下的静水压力；3)相应于校核洪水位情况下的扬压力；4)相应于校核洪水位情况下的浪压力；5)地震荷载；6)其他出现机会较少的荷载等.（2）水闸结构及其上部填料的自重应按其几何尺寸及材料重度计算确定.闸门,启闭机及其他永久设备应尽量采用实际重量.（3）作用在水闸底板上的水重应按其实际体积及水的重度计算确定.多泥沙河流上的水闸,还应考虑含沙量对水的重度的影响.（4）作用在水闸上的静水压力应根据水闸不同运用情况时的上,下游水位组合条件计算确定.多泥沙河流上的水闸,还应考虑含沙量对水的重度的影响.（5）作用在水闸基础底面的扬压力应根据地基类别,防渗排水布置及水闸上,下游水位组合条件计算确定.（6）作用在水闸上的土压力应根据填土性质,挡土高度,填土内的地下水位,填土顶面坡角及超荷载等计算确定.对于向外侧移动或转动的挡土结构,可按主动土压力计算；对于保持静止不动的挡土结构,可按静止土压力计算.土压力计算公式见附录D.（7）作用在水闸上的淤沙压力应根据水闸上,下游可能淤积的厚度及泥沙重度等计算确定.（8）作用在水闸上的风压力应根据当地气象台站提供的风向,风速和水闸受风面积等计算确定.计算风压力时应考虑水闸周围地形,地貌及附近建筑物的影响.（9）作用在水闸上的浪压力应根据水闸闸前风向,风速,风区长度(吹程),风区内的平均水深以及闸前实际波态的判别等计算确定.浪压力计算公式见附录E.（10）作用在水闸上的冰压力,土的冻胀力,地震荷载以及其他荷载,可按国家现行的有关标准的规定计算确定.施工过程中各个阶段的临时荷载应根据工程实际情况确定.（11）设计水闸时,应将可能同时作用的各种荷载进行组合.荷载组合可分为基本组合和特殊组合两类.基本组合由基本荷载组成；特殊组合由基本荷载和一种或几种特殊荷载组成,但地震荷载只应与正常蓄水位情况下的相应荷载组合.计算闸室稳定和应力时的荷载组合可按表1的规定采用.必要时还可考虑其他可能的不利组合.表1 荷载组合表荷载组合计算情况荷载沙压力压力压力压力冻胀力震荷载其它说明基本组合完建情况√ - - - √ - - - - - - √必要时,可考虑地下水产生的扬压力正常蓄水位情况√√√√√√√√ - - - √按正常蓄水位组合计算水重,静水压力,扬压力及浪压力设计洪水位情况√√√√√√√√ - - - -按设计洪水位组合计算水重,静水压力,扬压力及浪压力冰冻情况√√√√√√√ - √√ - √按正常蓄水位组合计算水重,静水压力,扬压力及冰压力特殊施工情况√ - - - √ - - - - - - √应考虑施工过程中各个阶段的临时荷载组合检修情况√ - √√√√√√ - - - √按正常蓄水位组合(必要时可按设计洪水位组合或冬季低水位条件)计算静水压力,扬压力及浪压力校核洪水位情况√√√√√√√√ - - - -按校核洪水位组合计算水重,静水压力,扬压力及浪压力地震情况√√√√√√√√ - - √ - 按正常蓄水位组合计算水重,静水压力,扬压力及浪压力（12）计算岸墙,翼墙稳定和应力时的荷载组合可按本规范表1的规定采用,并应验算施工期,完建期和检修期(墙前无水和墙后有地下水)等情况.2、荷载计算和组合对于孔数较少而未分缝的小型水闸，可取整个闸室（包括边墩）作为验算单元；对于孔数较多设有沉降缝的水闸，则应取两缝之间的闸室单元分别进行验算。

SL19１—2008《水工混凝土结构设计规范》宣贯要点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：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S表示；另1Gk一类为变异性稍大的土压力、围岩压力等，其荷载效应用S表示。

2Gk可变荷载也分为两类:一类是一般可变荷载，其荷载效应用S表示;另一类是可严格控制其不超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吊车轮压，以满槽水位设计时的水压力等,其荷载效应用S表示.Qk22。

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。