1F411023  水工建筑物结构受力状况及主要设计方法

　　一、水工建筑物的分类

　　1.按功能分为以下类型：

　　(1)挡水建筑物：如各种坝和水闸以及抗御洪水，或沿江河海岸修建的堤防、海塘等。

　　(2)泄水建筑物：如各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道和泄水隧洞等。

　　(3)输水建筑物：如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。

　　(4)取(进)水建筑物：如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。

　　(5)渠系建筑物：如渠道上的节制闸、分水闸、渡槽、沉沙池、冲沙闸、跌水、陡坡等。

　　(6)河道整治建筑物：如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。

　　(7)专门建筑物:用于发电、通航、过木、过鱼等单一目的的建筑物，如水电站、船闸、升船机、鱼道、鱼闸、过木道(机)、筏道等。

　　有些水工建筑物的作用并不是单一的。例如溢流坝既起挡水作用，又起泄水作用;水闸既可挡水，又能泄水，还可作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物等。

　　2. 按使用期限可分为永久性水工建筑物和临时性水工建筑物。

　　1)永久性建筑物

　　(1)主要建筑物：是指失事后造成下游灾害或严重影响工程效益的水工建筑物。例如：坝、泄水建筑物、输水建筑物及电站厂房等。

　　(2)次要建筑物：例如：失事后不影响主要建筑物和设备运行的挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等。

　　2)临时性建筑物

　　临时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物，如围堰、导流隧洞、导流明渠等。

　　3. 一项水利工程往往有几个不同作用的水 工建筑物相互配合，协同运行，形成水工建筑物综合体，称之为水利工程枢纽，分为蓄水枢纽、取水枢纽(又称为引水枢纽、渠首工程)和提水枢纽等。

　　二、水工建筑物结构荷载

　　1.永久荷载：结构自重和永久设备自重、土压力、淤沙压力(有排沙设施时可列为偶然荷载)、地应力、围岩压力、预应力锚固荷载。

　　2.可变荷载：静水压力、外水压力、扬压力、动水压力、风荷载、雪荷载、冰压力、冻胀力、浪压力、楼面活荷载、平台活荷载、桥机荷载、闸门启闭机荷载、温度荷载、灌浆荷载、土壤空隙水压力、系缆力、撞击力等。

　　3.偶然荷载：包括地震荷载、校核洪水位时的静水压力等。

　　三、水工建筑物的基本设计方法

　　(1)理论分析。

　　(2)试验研究。

　　(3)原型观测。

　　(4)工程类比。

　　四、水工建筑物结构设计的基本方法

　　1.单一安全系数法

　　2.分项系数极限状态设计法

　　水工混凝土结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

　　五、典型水工建筑物结构受力分析

　　1.重力坝

　　2.水闸

　　3.水工挡土墙

　　六、水工建筑物抗滑稳定分析

　　稳定分析采用整体宏观的半经验法。

　　重力坝失稳一般发生在坝底与基岩的接触面，通常校核重力坝沿坝基面的抗滑稳定。

　　七、水工建筑物应力分析

　　1.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。

　　2.重力坝坝基面的最大垂直压应力应小于坝基容许压应力，最小垂直压应力应大于零;在地震情况下，坝基允许出现不大的拉应力。

　　八、水工建筑物渗流分析【重要】

　　主要内容：确定渗透压力;确定渗透坡降(或流速);确定渗流量。

　　对土石坝，还应确定浸润线的位置。(13、15考点)

　　十、水工建筑物抗震设计

　　水库的修建往往可以诱发地震。

　　地震荷载包括：地震惯性力、水平向地震动水压力和地震动土压力等。

　　基本烈度：指建筑物所在地区在今后一定时期内可能遭遇的最大地震烈度。

　　设计烈度：抗震设计中实际采用的烈度。对于重要建筑物的设计烈度可在基本烈度的基础上提高1度。