1、水工建筑物上荷載及第一節 水工建筑物上的荷載及計算一、建筑物及永久設備自重 1建筑物自重各種建筑物的自重標準值，等于體積與材料的重度的乘積，方向垂直向下。 即：W=Vc 2-1式中：W建筑物自重KN V建筑物的體積(m3 c建筑物的材料重度KN/ m3 一般混凝土取23.5-24kN/ m3 ，鋼筋混凝土取24.5-25kN/ m3 ，漿砌石取21.523kN/ m3 2永久設備自重水工建筑物上永久固定設備，如閘門、啟閉機等，自重標準值采用設備標牌重量。自重的作用分項系數為：大體積混凝土、土石壩取1.0；對普通水工混凝土、金屬結構設備取1.05，當自重對結構有利時取0.95。地下工程的混凝土襯

2、砌取1.1，其對結構有利時取0.9。水工建筑物上的一般荷載二、水壓力 1靜水壓力水靜止狀態下對結構外表的作用力稱為靜水壓力?？砂此W原理進行計算。1作用在壩、閘等結構面上的水壓力： 作用在壩閘渡槽等建筑物外表的水壓力，可分解為水平PH和垂直PV兩局部。 PH= 2-2 PV = 2-3式中：水的重度，一般取9.8KN/m3; H計算點以上的水深，(m)； V結構外表以上水的體積m3 靜水壓力分布圖2管道及地下結構水壓力計算作用在管道內壁上的靜水壓力稱為內水壓力；作用于襯砌外側的水壓力稱外水壓力。 結構分析時，應根據具體情況計入。計算時,將其分均勻、非均勻內水壓力。均勻內水壓力，沿管內一周均勻

3、分布， 為管內壁頂點以上靜水壓力值非均勻內水壓力的合力方向垂直向下，數值為單位管長水重。 2-4 2-5式中：w水的重度KN/m3； ri管道或隧洞的內半徑m； 自管頂算起的圓心角； h管道內壁頂點至計算靜水位的高度m。 環向（切向）軸向襯砌在均勻內水壓力作用示意圖作用在管道及隧洞襯砌外壁上的水壓力，由于是由壩體滲水及地下水引起的，其值取決于壩體及圍巖的滲透特性、水文地質條件及地基處理等情況。有壓隧洞襯砌的外水壓強標準值可為。 2-6式中： pek 作用于襯砌上的外水壓強標準值 KN/m2； e外水壓力折減系數，可按表2-1采用； He作用水頭(m)，按設計采用的地下水位線與隧洞中心線的高差確

4、定。同內水壓力，外水壓力也分解成均勻外水壓力和非均勻外水壓力。非均勻外水壓力的合力垂直向上，大小等于單位洞長排開水體的重量。 級別地下水活動狀態地下水對圍巖穩定影響建議值1洞壁干燥或潮濕無影響00 .22沿結構面有滲水或滴水風化結構面充填物，降低結構面抗剪強度，對軟弱巖有軟化作用0.10.43沿裂隙面有大量滴水或線狀流水液化軟弱結構面中充填物質，降低抗剪強度，對中硬巖體有軟化作用0.250.64嚴重滴水 沿軟弱結構面有小量涌水沖刷充填物質，加速巖體風化，使其膨脹崩解，產生機械管涌。有滲透壓力。 0.40.85嚴重股狀流水斷層有大量涌水沖刷充填物質，分離巖體，能鼓開一定厚度的斷層等軟弱帶，能導致

5、圍巖塌方 0.651.0表2-1 外水荷載折減系數值e選用表 2動水壓力水體在流動時，對建筑物外表產生動水壓力1 閘壩反弧段上的動水壓力: 泄水時，溢流壩下游反弧段的動水壓力，主要是離心力作用，反弧底面動水壓強近似取均布，其代表值、離心力合力的水平分力和垂直分力可由下式計算。 2-9 2-10式中：q 相應反弧段上的單寬流量(m3/s.m)； w水的密度； v 反弧段最低處的斷面平均流速(m/s)；R反弧半徑(m)；1、 2如圖2-4所示，分別為反弧段圓心豎線左、右的中心角，取其絕對值。作用在反弧段上的動水壓力的作用分項系數為1.1。 三、揚壓力 建筑物擋水后，由于上下游水頭差的作用，水從地基

6、的孔隙向下滲透，由滲透引起的水壓力稱滲透壓力，由下游水深而引起的水壓力稱浮托力，滲透壓力和浮托力之和稱為揚壓力。作用于建筑物底面上的揚壓力值，應按垂直作用于計算截面積上的揚壓力分布圖形求和。 揚壓力分布與上下游水位、防滲排水措施有關。 1重力壩、拱壩的揚壓力對巖基上混凝土壩，壩體底面揚壓力分布：1壩基無防滲帷幕和排水孔幕時，作用于壩底面上游邊緣處的揚壓力為H1，下游邊緣處為H2，其間用直線連接。如圖2-5(f)所示。揚壓力1、壩底揚壓力形成原因： 上下游水位差；砼、巖石都是透水材料。由于基巖節理裂隙很不規那么，難以求出壩底揚壓力的準確分布，故通常加定揚壓力從壩踵到壩趾成直線變化。為揚壓力折減系

7、數與巖體的性質和構造，帷幕深度和厚度，灌漿的質量，排水孔的直徑、間距、深度等有關。 標準規定：河床壩段=0.20.3;岸坡壩段=0.30.42、壩身揚壓力壩身排水管折減系數3=0.150.3 2當壩基上游設防滲帷幕和排水孔時，上游處的揚壓力作用水頭為H1，排水孔中心線處為H2+H1-H2，下游壩趾處為H2，其間各段以直線連接。如圖2-4(a,b,c,d)所示。3當壩基上游有防滲帷幕和排水孔并設下游副排水孔及抽排系統時，壩基面上游處的揚壓力作用水頭為H1，主副排水孔中心處的揚壓力作用水頭分別為1H1和2H2，下游處為H2，其間各段依次以直線連接。如圖2-4(e)所示。 滲透壓力強度系數，對寬縫重

8、力壩、大頭壩河床段取0.2，岸坡段為0.3；對實體重力壩拱壩等,河床段取0.25，岸坡段取0.35;揚壓力強度系數2??；剩余揚壓力系數2與排水強度有關，一般情況下均取0.5。 壩體內部滲透壓力和浮托力:不設排水管時，其上游處為H1 ，下游為H2 ，其間直線連接。當上游面設壩體排水管時排水管中心線處為3H2 。壩體內部揚壓力系數3，對實體重力壩、拱壩取0.2，寬縫壩、大頭壩取0.150.2。壩底面和壩體內揚壓力分項系數系數 ： 浮托力的作用分項系數均采用1.0； 滲透壓力的作用分項系數，對實體重力壩采用1.2；寬縫重力壩、大頭壩、空腹重力壩及拱壩采用1.1； 壩基下游設置抽排系統時，主排水孔之前

9、揚壓力的作用分項系數采用1.1，主排水孔之后剩余揚壓力的作用分項系數采用1.2。 2水閘揚壓力水閘擋水時，上下游水頭差使水流沿鋪蓋及閘底板底面向下游滲透，閘底板底面上作用有揚壓力。 1巖基閘底板上的揚壓力底面上的揚壓力分布圖形，可按實體重力壩確定。 2軟基上水閘底板揚壓力分布 同樣包括滲透壓力和浮托力兩局部，根據上下游水位差，地下輪廓線的布置、地基K等分析確定。 一般情況下，滲透壓力可采用直線比例法、改進阻力系數法和流網法計算，詳見第七章水閘。浮托力按下游水位至底板底面的高度計算。3兩岸墩墻揚壓力1當墻后土 K小于地基K值時，可近似地采用底板上 滲透壓力分布圖形；2當墻后土 K大于地基時，應按

10、側向滲流計算確定。水閘揚壓力分項系數，浮托力采用1.0， 滲透壓力采用1.2。水閘揚壓力分布示意圖四、土壓力及淤沙壓力1擋土建筑物的土壓力1靜止土壓力 當墻后填土水平，墻背鉛直時(圖2-7a)，作用在墻背的靜止土壓力標準值可按下式計算： (2-11) 式中：Fok 靜止土壓力標準值KN/m，作用于距墻底處，水平指 向墻背。 擋土墻后填土的重度KN/m3； H 擋土墻高度(m)； Ko 靜止土壓力系數，當墻后為正常固結粘土時Ko=1- sin ; 墻后填土的有效內摩擦 2主動土壓力計算 擋土墻后土壓力強度在垂直方向為三角形分布墻后填土平齊、無荷載。 作用于單位長度擋土墻背上的主動土壓力標準值可按式2-11計算： (2-12) 式中: Fak主動土壓力標準值KN/m) 作用點、方向見圖2-7(b)； Ka主動土壓力系數，可按土力學及有關標準計算。圖2-72淤沙壓力水庫、水閘多年運行后，庫區泥沙淤積。其合力標 準值可按下式計算： 2-14 式中：Psk淤沙壓力標準值 KN/m sb淤沙的浮重度 KN/m3Hs擋水建筑物前泥沙的淤積高度 ms淤