水工建筑物荷载设计规范

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作用在水工建筑物上的各种荷载都有一定的变化范围。如大坝在正常运行、放空水库、设计或校核洪水等情况下其上下游水位各不相同，当水位发生变化时，相应的水压力、扬压力都随之发生变化。又如当水库水面结冰时，坝面要受到冰压力的作用，而浪压力就不存在。因此，在进行设计时，应把各种荷载根据它们同时出现的几率，合理地组合成不同的设计状况进行安全核算，以达到既安全又经济的目的。

根据结构在施工、安装、运行和检修等不同阶段可能出现的不同结构、作用体系和环境条件等，结构设计状况可分为下列3种：

(1)持久状况——在结构正常使用过程中一定出现且持续期很长，一般与结构设计基准期为同一数量级的设计状况。

(2)短暂状况——在结构施工(安装)、检修或使用过程中短暂出现的设计状况。

(3)偶然状况——在结构使用过程中出现概率很小、持续期很短的设计状况。

在上述3种设计状况中，持久状况和短暂状况下的作用效应组合称为基本组合，它仅考虑永久作用和可变作用的效应组合；偶然状况下的作用效应组合称为偶然组合，它是永久作用和可变作用与一种偶然作用的效应组合。由于偶然作用在设计基准期内出现的概率很小，两种偶然作用同时出现的概率必然更小，因此在偶然组合中只考虑一种偶然作用。如校核洪水位时，静水压力就不应与地震作用同时参与组合。

现行规范中安全核算均采用概率极限状态设计原则，而本章计算所得的各作用力未考虑随时间和空间的变异性，是作用的标准值(或代表值)，因此，在安全核算时应乘以各自对应的分项系数后再计算。

1．荷载按其作用特点可分为三类。

①长期荷载：如结构自重、 土压力、 地基变形等；②可变荷载：在建筑物使用期间荷载强度随时间变化，如水荷载、冰荷载、波浪荷载、温度荷载、施工期荷载等；③偶然荷载：如地震荷载、风荷载等。

2.按结构的反应特点可分为两类。

①静荷载：不使建筑物、结构产生加速度（或可忽略不计），如结构自重、温度变化等；②动力荷载：可使建筑物、结构产生不可忽略的加速度，如地震荷载、高速水流脉动压力等。

各种环境因素都有不确定性。因此，各种荷载都具有变异性或随机性。水利工程界对其中主要作用荷载按概率统计方法定值。如按不同重现期的洪水给出 100年一遇洪水位、1000年一遇洪水位等。波浪诸要素按不同的累积概率给出相应特征值。地震的场地基本烈度是指在建筑物的使用期间可能遭遇的强震场地烈度。其他作用荷载，视其影响大小、资料数量，按统计方法给出均值、方差，或者是统计最大值、最小值或折减值等，按规范与计算公式、安全系数等配合使用。

水荷载　随建筑物上下游水位而定。上游水位（库水位）及下游水位（河道水位）随时间变动，设计时需经水文分析、水利规划及计算确定。水荷载包括①静水压力：其压强与水面以下深度成正比；②动水压力：即水流的流速、方向改变时，对建筑物表面的作用力；③脉动压力：即高速水流强烈紊动，产生的随机压强变动，它附加于时均的动水压力上。

渗透水荷载　渗入建筑物和地基中的水在流动过程中对建筑物的作用。有水流渗过的物体，处处受到渗流静水压力和动水压力的作用。在坝体的界面上渗流形成表面作用力，一般将坝与基岩（土）界面上的渗透水作用力分为①浮托力：低于下游水面的界面各点承受的水压强度;②渗透压力：因上下游水位差使得渗水流动,各点水压强度超过下游水位的部分。浮托力和渗透压力统称扬压力。

波浪压力　取决于波浪的形式、波高、波长、周期等。在开阔水域中的孤立建筑物上波浪作用显著。一般建筑物在半波长水深以下，浪压力即可忽略。

冰压力　水体结冰而膨胀，对建筑物表面作用有静冰压力；冰盖开裂，冰块随水飘流，撞击建筑物形成动冰压力。冰的作用对于低坝、闸墩、胸墙及闸门等结构影响很大。

土压力　填土对建筑物的作用，随土壤的含水量、颗粒组成、密实性、固结程度而变动。一般按土壤的抗剪强度及相对变形计算土压力。水下淤积泥沙的压力随淤沙逐步固结、沙面冲淤消长而变化。

温度荷载　水库的水温受气温影响，库水面的水温接近月平均气温（结冰后表面近于0℃）,年变温幅度较大，水深大于20m处变幅微弱，约为4～12℃。日照辐射可使向阳面温度高于气温。日照辐射、气温、水温的年变化、中期变化及日变化引起建筑物的周期性温度变化，但日变化只限于结构表层。大体积混凝土浇注后，水泥水化热使混凝土升温，而后的温度长期消散过程使建筑物产生温度变形。结构单元的温度自由变形不产生应力，但若受毗邻单元或地基的约束时，变形不协调将产生温度应力。混凝土的自生体积变形的影响相似，可与温度作用一并分析。

地震荷载　地震可引起地表随机运动。地震对建筑物作用的强弱取决于震动的烈度和建筑物的动力反应特性。当建筑物的自振周期与地面运动的主振周期相近时，容易产生共振，使建筑物破坏加剧。地震使建筑物产生随机性加速运动，一般以地震惯性力代表建筑物质点的加速运动效应。地震还使各种外荷载产生附加的动力作用，如地震动水压力（亦称水激荡力）、地震动土压力等。

作用在水工建筑物上的各种荷载都有一定的变化范围。如大坝在正常运行、放空水库、设计或校核洪水等情况下其上下游水位各不相同，当水位发生变化时，相应的水压力、扬压力都随之发生变化。又如当水库水面结冰时，坝面要受到冰压力的作用，而浪压力就不存在。因此，在进行设计时，应把各种荷载根据它们同时出现的几率，合理地组合成不同的设计状况进行安全核算，以达到既安全又经济的目的。

根据结构在施工、安装、运行和检修等不同阶段可能出现的不同结构、作用体系和环境条件等，结构设计状况可分为下列3种：

(1)持久状况——在结构正常使用过程中一定出现且持续期很长，一般与结构设计基准期为同一数量级的设计状况。

(2)短暂状况——在结构施工(安装)、检修或使用过程中短暂出现的设计状况。

(3)偶然状况——在结构使用过程中出现概率很小、持续期很短的设计状况。

在上述3种设计状况中，持久状况和短暂状况下的作用效应组合称为基本组合，它仅考虑永久作用和可变作用的效应组合；偶然状况下的作用效应组合称为偶然组合，它是永久作用和可变作用与一种偶然作用的效应组合。由于偶然作用在设计基准期内出现的概率很小，两种偶然作用同时出现的概率必然更小，因此在偶然组合中只考虑一种偶然作用。如校核洪水位时，静水压力就不应与地震作用同时参与组合。

现行规范中安全核算均采用概率极限状态设计原则，而本章计算所得的各作用力未考虑随时间和空间的变异性，是作用的标准值(或代表值)，因此，在安全核算时应乘以各自对应的分项系数后再计算。