水工建筑物荷载的计算.doc

§ 2-1 水工建筑物的荷载计算水工建筑物上的作用有: 重力、水作用、渗透作用力、风及波浪作用、冰及冰冻作用、温度、土及泥沙作用、地震作用等。一、自重 W=V γ一般素砼取 ~2 4 kN/m 3, 钢筋砼取 24 .5~2 5 kN/m 3, 浆砌石取 ~2 3 kN/m 3, 对土石坝的材料重度应根据具体性能及不同部位, 分别取湿重度、干重度、饱和重度、浮重度等几种情况计算。水工建筑物上永久固定设备, 如闸门、启闭机等, 其自重标准值采用设备标牌重量作用分项系数:大体积混凝土、土石坝取 ;对普通水工混凝土、金属结构(设备)取 , 当自重对结构有利时取 。地下工程的混凝土衬砌取 , 其对结构有利时取 。二、水压力水体对各种水工结构均发生作用, 作用结果是对结构产生水压力, 其可分为静水压力和动水压力。 1 .静水压力水体静止状态下对某结构表面的作用力称为静水压力(1 )作用在坝、闸等结构面上的水压力 P H= 22 1H w? P V=wwV?(2 )管道及地下结构上的水压力计算。内水压力:作用在管道内壁上的静水压力; 外水压力:作用于管道或衬砌外侧的水压力。对内水压力,为计算方便,常将其分解成均匀内水压力和非均匀内水压力两部分。 hp w wr??') cos 1( ''???? iw wrrp 对有压隧洞的砼衬砌的外水压强标准值可按式( 2-6 )计算。 ee ekHp ????( 2-6 ) 式中: ekp ——作用于衬砌上的外水压强标准值( KN/ m 2); e?——外水压力折减系数,可按表 2-1 采用; eH ——作用水头(m) ,按设计采用的地下水位线与隧洞中心线的高差确定。同内水压力一样,外水压力也可分解成均匀外水压力和非均匀外水压力。非均匀外水压力的合力方向垂直向上,合力的大小应等于单位洞长排开水体的重量。 2 .动水压力(1 )渐变流时的时均压强: ?? cos gh p w tr?式中: trp ——过流面上计算点的时均压强代表值( N/m 2); w?——水的密度( kg/m 3); g ——重力加速度(m/s 2); h ——计算点 A 的水深(m) ; θ——结构物底面与平面的夹角。(2 )闸坝反弧段上的动水压力。 RVqP w cr/??) cos (cos 12??????VqP xr) sin (sin 12??????VqP yr 式中: q ——相应设计状况下反弧段上的单宽流量(m 3 /) ; w?——水的密度; V ——反弧段最低处的断面平均流速(m/s) ; R ——反弧半径(m) ; 三、扬压力水渗透引起的水压力称渗透压力, 由下游水深而引起的水压力称浮托力渗透压力和浮托力之和称为扬压力。 1 .重力坝、拱坝的扬压力(1 )坝基无防渗帷幕和排水孔幕时, (2 )当坝基上游设防渗帷幕和排水孔(3 )当坝基上游有防渗帷幕和上游主排水孔并设下游副排水孔及抽排系统时, 对宽缝重力坝、大头坝河床段α取 ,岸坡段为 ;对实体重力坝拱坝等。河床段取 ,岸坡段取 ,扬压力强度系数α 2取 ~ ;残余扬压力系数α 2与排水强度有关,一般情况下均取 。 2 .水闸扬压力水闸挡水后,产生上下游水头差的