水工建筑物 水工建筑物上的荷载 及荷载效应组合

心线处为H2+α（H1-H2），下游（坝趾）
处为H2，其间各段以直线连接。如图24(a,b,c,d)所示。
（3）当坝基上游有防渗帷幕和排水孔并设 下游副排水孔及抽排系统时，坝基面上游 处的扬压力作用水头为H1，主副排水孔中 心处的扬压力作用水头分别为α1H1和α2H2， 下游处为H2，其间各段依次以直线连接。 如图2-4(e)所示。
构面有小量涌水
化，使其膨胀崩解，产生机 械管涌。有渗透压力。
0.8
5 严重股状流水断层有 冲刷充填物质，分离岩体， 0.65~
大量涌水
能鼓开一定厚度的断层等软 1.0
弱带，能导致围岩塌方
2．动水压力
水体在流动时，对建筑物表面产生动水压力
（1） 闸坝反弧段上的动水压力:
泄水时，溢流坝下游反弧段的动水压力，主要是 离心力作用，反弧底面动水压强近似取均布，其 代表值、离心力合力的水平分力和垂直分力可由 下式计算。
2．水闸扬压力
水闸挡水时，上下游水头差使水流沿铺盖及闸底板 底面向下游渗透，闸底板底面上作用有扬压力。
（1）岩基闸底板上的扬压力 底面上的扬压力分布图形，可按实体重力坝确定。 （2）软基上水闸底板扬压力分布 同样包括渗透压力和浮托力两部分，根据上下游水
位差，地下轮廓线的布置、地基K等分析确定。 一般情况下，渗透压力可采用直线比例法、改进阻
非均匀内水压力的合力方向垂直向下，数值为单位 管长水重。
p
' wr
wh
（2-4）
pw'' r wri (1 cos ) （2-5）
式中：γw—水的重度（KN/m3）；
ri—管道或隧洞的内半径（m）；
θ—自管顶算起的圆心角（°）；
h—管道内壁顶点至计算静水位的高度（m）。
环向（切向） t
地下水对围岩 稳定影响
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 洞壁干燥或潮湿
无影响
建议值
0~0 .2
2 沿结构面有渗水或滴 风化结构面充填物，降低结 0.1~
水
构面抗剪强度，对软弱岩有 软化作用
0.4
3 沿裂隙面有大量滴水 液化软弱结构面中充填物质，0.25~
或线状流水
降低抗剪强度，对中硬岩体 有软化作用
0.6
4 严重滴水 沿软弱结 冲刷充填物质，加速岩体风 0.4~
心竖线左、右的中心角，取其绝对值。
作用在反弧段上的动水压力的作用分项系 数为1.1。
三、扬压力
建筑物挡水后，由于上下游水头差的作用，水 从地基的孔隙向下渗透，由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。
作用于建筑物底面上的扬压力值，应按垂直作用 于计算截面积上的扬压力分布图形求和。
Pxr qV (cos 2 cos1 ) （2-9）
Pyr qV (sin 2 sin 1 ) （2-10）
式中：q —相应反弧段上的单宽流量(m3/s.m)；
ρw—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)；
Φ1、 Φ2—如图2-4所示，分别为反弧段圆
2．永久设备自重
水工建筑物上永久固定设备，如闸门、启 闭机等，自重标准值采用设备标牌重量。
自重的作用分项系数为： 大体积混凝土、土石坝取1.0； 对普通水工混凝土、金属结构（设备）取
1.05，当自重对结构有利时取0.95。 地下工程的混凝土衬砌取1.1， 其对结构有利时取0.9。
水工建筑物上的一般荷载
扬压力分布与上下游水位、防渗排水措施有关。
1．重力坝、拱坝的扬压力
对岩基上混凝土坝，坝体底面扬压力分布：
（1）坝基无防渗帷幕和排水孔幕时，作用于坝底面 上游边缘处的扬压力为H1，下游边缘处为H2，其 间用直线连接。如图2-5(f)所示。
（2）当坝基上游设防渗帷幕和排水孔时， 上游处的扬压力作用水头为H1，排水孔中
坝体内部扬压力系数α3，对实体重力坝、拱
坝取0.2，宽缝坝、大头坝取0.15~0.2。
坝底面和坝体内扬压力分项系数系数 ： ① 浮托力的作用分项系数均采用1.0；
② 渗透压力的作用分项系数，对实体重力坝采 用1.2；宽缝重力坝、大头坝、空腹重力坝及 拱坝采用1.1；
③ 坝基下游设置抽排系统时，主排水孔之前扬 压力的作用分项系数采用1.1，主排水孔之后 残余扬压力的作用分项系数采用1.2。
二、水压力
1．静水压力
水静止状态下对结构表面的作用力称为静水压力。可按水力 学原理进行计算。
（1）作用在坝、闸等结构面上的水压力：
作用在坝闸渡槽等建筑物表面的水压力，可分解为水
平PH和垂直PV两部分。
PH=
1 2
w
H
2
（2-2）
PV = Vw w
（2-3）
式中：——水的重度，一般取9.8（KN/m3）;
r
hn
轴向
r
t
衬砌在均匀内水压力作用示意图
作用在管道及隧洞衬砌外壁上的水压力，由于是 由坝体渗水及地下水引起的，其值取决于坝体及 围岩的渗透特性、水文地质条件及地基处理等情 况。有压隧洞衬砌的外水压强标准值可为。
pek e H e （2-6）
式中： pek— 作用于衬砌上的外水压强标准值 （KN/m2）；
渗透压力强度系数α，对宽缝重力坝、大头 坝河床段α取0.2，岸坡段为0.3；对实体重
力坝拱坝等,河床段取0.25，岸坡段取0.35;
扬压力强度系数α2取0.15-0.2；残余扬压力 系数α2与排水强度有关，一般情况下均取0.5。
坝体内部渗透压力和浮托力:
不设排水管时，其上游处为H1 ‘，下游为H2 ‘， 其间直线连接。当上游面设坝体排水管时排 水管中心线处为α3H2’ 。
H—计算点以上的水深，(m)；
V—结构表面以上水的体积（m3）
静水压力分布图
（2）管道及地下结构水压力计算
➢ 作用在管道内壁上的静水压力称为内水压力；
作用于衬砌外侧的水压力称外水压力。
结构分析时，应根据具体情况计入。
计算时,将其分均匀、非均匀内水压力。
均匀内水压力，沿管内一周均匀分布，
为管内壁顶点以上静水压力值
β e—外水压力折减系数，可按表2-1采用；
He—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，外水压力也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垂直向上，大小等于单位 洞长排开水体的重量。
表2-1
外水荷载折减系数值βe选用表
级 别
地下水活动状态