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　　1F411023　水工建筑物結(jié)構(gòu)受力狀況及主要設(shè)計(jì)方法

　　一、水工建筑物的分類

　　(1)擋水建筑物：是用來攔截江河，形成水庫或壅高水位的建筑物，如各種壩和水閘以及堤防、海塘等。

　　(2)泄水建筑物：是用于宣泄洪水、排放泥砂和冰凌，以及為了人防、檢修而放空水庫、渠道等，如各種溢流壩、壩身泄水孔、岸邊溢洪道和泄水隧洞等。

　　(3)輸水建筑物：是為了發(fā)電、灌溉和供水的需要，從上游向下游輸水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道等。

　　(4)取(進(jìn))水建筑物：是輸水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的進(jìn)水口段、灌溉渠首和供水用的進(jìn)水閘、抽水站等。

　　(5)河道整治建筑物：是用以改善河流的水流條件，調(diào)整河流水流對(duì)河床及河岸的作用以及為防護(hù)水庫、湖泊中的波浪和水流對(duì)岸坡沖刷的建筑物，如丁壩、順壩、導(dǎo)流堤、護(hù)底和護(hù)岸等。

　　(7)專門建筑物：用于發(fā)電、通航、過木、過魚等單一目的的建筑物，如水電站、船閘、升船機(jī)、魚道、魚閘、過木道(機(jī))、筏道等。

　　一項(xiàng)水利工程往往有幾個(gè)不同作用的水工建筑物相互配合，協(xié)同運(yùn)行，形成水工建筑物綜合體，稱之為水利工程樞紐，分為蓄水樞紐、取水樞紐(又稱為引水樞紐、渠首工程)和提水樞紐等。

　　永久性建筑物是指工程運(yùn)行期間長(zhǎng)期使用的水工建筑物。根據(jù)其重要性又分為主要建筑物和次要建筑物。

　　(1)主要建筑物：是指失事后造成下游災(zāi)害或嚴(yán)重影響工程效益的水工建筑物。例如：壩、泄水建筑物、輸水建筑物及電站廠房等。

　　(2)次要建筑物：是指失事后不致造成下游災(zāi)害，或工程效益影響不大，易于恢復(fù)的水工建筑物。例如：失事后不影響主要建筑物和設(shè)備運(yùn)行的擋土墻、導(dǎo)流墻、工作橋及護(hù)岸等。

　　臨時(shí)性建筑物是指工程施工期間使用的建筑物，如圍堰、導(dǎo)流隧洞、導(dǎo)流明渠等。

　　二、水工建筑物結(jié)構(gòu)荷載

　　根據(jù)《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》SL 744—2016，按荷載隨時(shí)間的變異，水工建筑物結(jié)構(gòu)上的荷載分為永久作用荷載、可變荷載和偶然荷載。

　　1.永久荷載：包括建筑物結(jié)構(gòu)自重、永久設(shè)備自重、地應(yīng)力、圍巖壓力、土壓力、預(yù)應(yīng)力錨固荷載、淤沙壓力。

　　2.可變荷載：包括靜水壓力、外水壓力、揚(yáng)壓力、動(dòng)水壓力、風(fēng)荷載、雪荷載、冰壓力、凍脹力、浪壓力、樓面活荷載、平臺(tái)活荷載、橋機(jī)荷載、閘門啟閉機(jī)荷載、溫度荷載、灌漿荷載、土壤空隙水壓力、系纜力、撞擊力等。

　　3.偶然荷載：包括校核洪水時(shí)的靜水壓力、地震荷載等。

　　水工建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，首先要計(jì)算建筑物上所承受的荷載，然后再進(jìn)行荷載組合，以及進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析、應(yīng)力分析、滲流計(jì)算、沉降計(jì)算、應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算和抗震設(shè)計(jì)等。

　　三、水工建筑物的基本設(shè)計(jì)方法

　　(1)理論分析

　　建立物理、力學(xué)模型

　　(2)試驗(yàn)研究

　　水工模型或結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)

　　(3)原型觀測(cè)

　　通過觀測(cè)儀器，對(duì)建筑物的變位、變形、應(yīng)力、應(yīng)變、滲流等觀測(cè)分析

　　(4)工程類比

　　四、水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法

　　單一安全系數(shù)法、分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法

　　水工混凝土結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。

　　五、典型水工建筑物結(jié)構(gòu)受力分析

　　重力壩依靠自重維持穩(wěn)定

　　水閘是一種能調(diào)節(jié)水位、控制流量的低水頭水工建筑物

　　六、水工建筑物抗滑穩(wěn)定分析

　　重力壩失穩(wěn)一般發(fā)生在壩底與基巖的接觸面

　　七、水工建筑物應(yīng)力分析

　　強(qiáng)度和穩(wěn)定性是表示建筑物安全的兩個(gè)重要方面。通常包括內(nèi)力、應(yīng)力、變形、位移和裂縫。

　　八、水工建筑物滲流分析

　　滲流分析主要內(nèi)容有：確定滲透壓力、確定滲透坡降(或流速);確定滲透量。

　　對(duì)土石壩，還應(yīng)確定侵潤(rùn)線的位置。

　　【2015年真題】碾壓混凝土壩滲流分析的主要內(nèi)容包括(　)。

　　A.確定滲透壓力

　　B.確定滲透坡降

　　C.確定滲透流速

　　D.確定浸潤(rùn)線的位置

　　E.確定滲流量

　　『正確答案』ABCE

　　『答案解析』水工建筑物滲流分析主要內(nèi)容有：確定滲透壓力、確定滲透坡降(或流速);確定滲透量。參見教材P30。

　　十、水工建筑物抗震設(shè)計(jì)

　　地震荷載是大壩遭受地震時(shí)所承受的荷載，包括地震慣性力、水平向地震動(dòng)水壓力和地震動(dòng)土壓力等，其大小與建筑物所在地區(qū)的地震烈度有關(guān)。

　　抗震設(shè)計(jì)時(shí)常用到基本烈度和設(shè)計(jì)烈度�；�本烈度是指建筑物所在地區(qū)在今后一定時(shí)期內(nèi)可能遭遇的最大地震烈度。作為抗震設(shè)計(jì)中實(shí)際采用的烈度，稱為設(shè)計(jì)烈度。