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一級建造師水利水電工程重要考點：1F52熟悉水工建筑物主要設(shè)計方法

1F52熟悉水工建筑物主要設(shè)計方法

一、主要荷載

根據(jù)《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》(DL -)(一級建造師考試水利水電水工建筑物主要設(shè)計方法相關(guān)考點)，水工建筑物的荷載按作用隨時間的變異性，可分為永久作用荷載、可變作用荷載和偶然作用荷載。

1.永久作用荷載：包括結(jié)構(gòu)自重和永久設(shè)各自重、土壓力、淤沙壓力、地應(yīng)力、圍巖壓力、預(yù)應(yīng)力。

2.可變作用荷載：包括靜水壓力、揚壓力、動水壓力、水錘壓力、浪壓力、外水壓力、風荷載、雪荷載、冰壓力、凍脹力、溫度荷載、土壤孔隙水壓力、灌漿壓力等。

3.偶然作用荷載：包括地震作用、校核洪水位時的靜水壓力、揚壓力、浪壓力及水重等。

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

二、抗滑穩(wěn)定分析

在各種荷載組合情況下，水工建筑物都應(yīng)保持其穩(wěn)定。穩(wěn)定分析是水工建筑物設(shè)計的一項重要內(nèi)容。目前水工建筑物的穩(wěn)定分析采用整體宏觀的半經(jīng)驗法。

例如，一般重力壩失穩(wěn)發(fā)生在壩底與基巖的接觸面，因為此處受庫水壓力最大，壩底混凝土與巖基不易完全接觸好，或者混凝土凝固收縮和溫度收縮時，接觸面產(chǎn)生局部的微小裂縫。在設(shè)計中，通常校核重力壩沿壩基面的抗滑穩(wěn)定;如果巖基內(nèi)有軟弱夾層，則要核算沿軟弱夾層的抗滑穩(wěn)定;對處于岸坡的壩段，當?shù)匦巍⒌刭|(zhì)條件不利于壩的穩(wěn)定時，也要對在三向荷載作用下的穩(wěn)定問題進行研究。

三、應(yīng)力分析

強度和穩(wěn)定性是表示建筑物安全的兩個重要方面。強度問題的研究，通常包括對內(nèi)力、應(yīng)力、變形、位移和裂縫的研究。當應(yīng)力不超過材料的強度，變形和位移不超過建筑物正常工作狀態(tài)的允許值，以及在混凝土內(nèi)不出現(xiàn)裂縫或限制裂縫在允許范圍以內(nèi)時，就認為建筑物處于正常運行狀態(tài)。因此，應(yīng)力分析是校核強度和穩(wěn)定的前提。

重力壩應(yīng)力分析的方法可歸納為理論計算和模型試驗兩大類。目前常用的模型試驗方法有偏光彈性試驗、激光全息試驗和脆性材料試驗。對于中、小型工程，一般可只進行理論計算，而對于十分重要的工程或在情況比較復(fù)雜時才進行模型試驗。理論計算方法主要有材料力學(xué)法、有限元法。材料力學(xué)方法比較常用，用于中、低壩且地質(zhì)條件較簡單時;對于高壩尤其是當?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時，除用材料力學(xué)法計算外，宜同時進行模型試驗或采用有限元法進行計算。

設(shè)計的壩體斷面需滿足規(guī)定的應(yīng)力條件。在基本荷載組合下，重力壩壩基面的最大垂直正應(yīng)力應(yīng)小于壩基容許壓應(yīng)力，最小垂直正應(yīng)力應(yīng)大于零;在地震情況下，壩基容許出現(xiàn)不大的拉應(yīng)力。對于壩體應(yīng)力，在基本荷載組合下，下游面最大主壓應(yīng)力不大于混凝土允許壓應(yīng)力;上游面的最小主壓應(yīng)力應(yīng)大于零。

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