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1、一级建造师水利水电工程管理与实务精讲班第8讲：1F411020 水利水电工程设计（四）1F411023水工建筑物结构受力状况及主要设计方法（18年修改）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
2、、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
3、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
4、洪水位时的静水压力等。【提示】水工建筑物分类例子与结构荷载例子18年发生变动，考查通常以这些具体例子为考点，对新增内容要重点看。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.单一安全系数法安全系数是为保证水工建筑物、结构或构件的安全，引入的大于1.0的系数，是建筑物、结构或构件的安全储备的指标。单一安全系数法要求SR/K ， 其中K 为安全系数，R为结构抗力的取用值，S为作用效应的取用值。单一安全系数法把作用荷载、结构尺寸、材料性能和强度等作为确定性量值计入，最后用一个概略的系数K来包容解决各不确定因素可能引起的
5、安全问题。因此，加大结构的安全系数，并不一定能按比例地增加结构的安全度。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（18年新增）1.重力坝重力坝因主要依靠自重维持稳定而得名。所受主要荷载的方向和分布如图1F411023-1所示。2水闸水闸是一种能调节水位、控制流量的低水头水工建筑物，具有挡水和泄（引）水的双重功能。所受主要荷载的方向和分布如图1F411023-2所示。3水工挡土墙水工挡土墙是水利水电工程中的承受土压力、防止土体坍塌的挡土建筑物。水工挡土墙按断面结构形式，可分为重力式、半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、空箱式、板桩式、锚杆式和加筋式。悬臂式挡土墙所受主要荷载的方向和分布如图1F411023-3所示。 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。【提示】受力分析与应力分析内容较难理解，教材上的介绍也不很详细，但考试时考查难度较小，都是教材最基础内容。因此在复习时不要做过深研究。