水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997-（高清无水印）.pdf

?中华人民共和国电力行业标准水工建筑物荷载设计规范发布实施中华人民共和国电力工业部发布中华人民共和国电力行业标准水工建筑物荷载设计规范主编单位 电力工业部中南勘测设计研究院批准部门 中华人民共和国电力工业部批准文号 电综号前言本规范是根据年原能源部 水利部水利水电规划设计总院水规字号 文件的安排组织制订的其目的在于统一水利水电工程结构设计的作用 荷载 取值标准 以利于按照水利水电工程结构可靠度设计统一标准 的原则和方法进行水工结构设计本规范必须与按照水利水电工程结构可靠度设计统一标准 制订的其他水工结构设计规范配套使用本规范中所列全部附录都是标准的附录本规范由电力工业部水电水利规划设计总院提出 归口并负责解释本规范的主编单位 电力工业部中南勘测设计研究院参编单位有 电力工业部北京勘测设计研究院 西北勘测设计研究院 成都勘测设计研究院 华东勘测设计研究院 水利部上海勘测设计研究院 东北勘测设计研究院 中国水利水电科学研究院 南京水利科学研究院本规范的主要起草人 梁文浩宋常春苗琴生张学易段乐斋周芸黄东军范明桥刘文灏陈厚群席与光卢兴良薜瑞宝赵在望岳耀真吕祖珩潘玉华刘蕴琪吴孝仁侯顺载谯常忻王鉴义汤书明聂广明徐伯孟潘玉喜唐政生郦能惠李启雄黄淑萍目次前言范围引用标准总则主要符号作用分类和作用效应组合作用分类及作用代表值作用效应组合建筑物自重及永久设备自重建筑物自重永久设备自重静水压力一般规定枢纽建筑物的静水压力水工闸门的静水压力管道及地下结构的外水压力扬压力一般规定混凝土坝的扬压力水闸的扬压力水电站厂房和泵站厂房的扬压力动水压力一般规定渐变流时均压力反弧段水流离心力水流对尾槛的冲击力脉动压力水锤压力地应力及围岩压力一般规定岩体初始地应力 场围岩压力土压力和淤沙压力挡土建筑物的土压力上埋式埋管的土压力淤沙压力水工建筑物荷载设计规范风荷载和雪荷载风荷载雪荷载冰压力和冻胀力静冰压力动冰压力冻胀力浪压力一般规定直墙式挡水建筑物上的浪压力斜坡式挡水建筑物上的浪压力楼面及平台活荷载水电站主厂房楼面活荷载水电站副厂房楼面活荷载工作平台活荷载其他要求及作用分项系数桥机和门机荷载桥机荷载门机荷载温度作用一般规定边界温度温度作用标准值地震作用一般规定设计地震加速度及设计反应谱地震作用的水库计算水位灌浆压力附录标准的附录水工结构主要作用按随时间变异的分类附录标准的附录水工建筑物的材料重度附录标准的附录混凝土衬砌有压隧洞的外水压力折减系数附录标准的附录改进阻力系数法附录标准的附录简单管路水锤压力计算公式附录标准的附录主动土压力系数和静止土压力系数的计算附录标准的附录波浪要素和爬高计算附录标准的附录水库坝前水温计算附录标准的附录拱坝运行期温度作用的标准值附录标准的附录本规范用词说明水工建筑物荷载设计规范范围本规范适用于各类水工建筑物的结构设计引用标准下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而构成本标准的条文本标准出版时 所示版本均为有效所有标准都会被修订 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性水利水电工程结构可靠度设计统一标准建筑结构荷载规范土的分类标准水工建筑物抗震设计规范水电站调压室设计规范总则为了统一水工结构设计的作用取值标准 使设计符合安全适用 经济合理 技术先进的要求 特制订本规范本规范是根据水利水电工程结构可靠度设计统一标准 规定的原则制定的本规范未予规定的其他作用 应按照各类水工结构设计规范的规定确定当水工结构设计引用与公路 航运及港口工程等有关的作用时 应根据各部门设计规范的规定经具体分析后确定主要符号分项系数极限状态设计式结构重要性系数设计状况系数作用效应函数结构抗力函数永久作用的标准值可变作用的标准值偶然作用的代表值几何参数的标准值材料性能的标准值永久作用的分项系数可变作用的分项系数材料性能的分项系数水工建筑物荷载设计规范承载能力极限状态基本组合的结构系数承载能力极限状态偶然组合的结构系数正常使用极限状态短期组合的结构系数正常使用极限状态长期组合的结构系数正常使用极限状态短期组合的结构功能限值正常使用极限状态长期组合的结构功能限值可变作用的长期组合系数作用代表值静水压强外水压强标准值时均压强代表值脉动压强代表值水流离心力压强代表值脉动压力代表值水流冲击力代表值水锤压力 水头 代表值垂直地应力标准值水平地应力标准值围岩垂直压力标准值围岩水平压力标准值主动土压力标准值静止土压力标准值埋管垂直土压力标准值埋管侧向土压力标准值水平淤沙压力标准值静冰压力标准值动冰压力标准值单位切向冻胀力标准值单位水平冻胀力标准值单位竖向冻胀力标准值风荷载标准值雪荷载标准值浪压力标准值作用在桥机一边轨道上的最大轮压截面平均温度变化标准值截面等效线性温差变化标准值施工期温度作用标准值水工建筑物荷载设计规范材料性能水的密度水的重度冰的抗压强度冰的抗挤压强度淤沙的干重度淤沙的浮重度淤沙的内摩擦角填土的重度岩石的重度混凝土的重度填土的凝聚力填土的内摩擦角填土的有效内摩擦角混凝土的比热混凝土的导热系数混凝土的导温系数混凝土的表面放热系数作用分类和作用效应组合作用分类及作用代表值结构上的作用 可按作用随时间的变异分为下列三类永久作用可变作用偶然作用水工结构主要作用按随时间变异的分类可按附录采用水工结构设计时 对不同作用应采用不同的代表值永久作用和可变作用的代表值采用作用的标准值 偶然作用的代表值 除本规范已有规定者外 可按有关标准的规定 或根据观测资料结合工程经验综合分析确定本规范所列永久作用 可变作用的标准值和偶然作用的代表值以及作用的分项系数 均应按各章中的规定采用作用效应组合水工结构设计时 应根据不同设计状况下可能同时出现的作用 按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行作用效应组合 并采用各自最不利的组合进行设计当结构按承载能力极限状态设计时 对应于持久设计状况和短暂设计状况应采用基本组合 偶然设计状况应采用偶然组合偶然组合中应只考虑一种偶然作用承载能力极限状态的基本组合应采用下列设计表达式水工建筑物荷载设计规范式中作用效应函数结构抗力函数结构重要性系数 对于结构安全级别为和级的结构或构件 可分别采用设计状况系数承载能力极限状态基本组合的结构系数几何参数的标准值材料性能的标准值材料性能的分项系数永久作用的标准值永久作用的分项系数可变作用的标准值可变作用的分项系数承载能力极限状态的偶然组合应采用下列设计表达式式中偶然作用的代表值承载能力极限状态偶然组合的结构系数在偶然组合中 偶然作用的分项系数应采用与偶然作用同时出现的某些可变作用 可对其标准值作适当折减当结构按正常使用极限状态设计时 应根据结构设计要求 分别采用作用的短期效应组合和长期效应组合 并可采用下列设计表达式短期效应组合长期效应组合式中结构的功能限值正常使用极限状态短期组合 长期组合的结构系数可变作用长期组合系数 按各类水工结构设计规范的规定采用建筑物自重及永久设备自重建筑物自重水工建筑物 结构 的自重标准值 可按结构设计尺寸与其材料重度计算确定水工建筑物常用材料的重度可参照附录中表采用水工建筑物荷载设计规范大体积混凝土结构的材料重度 应根据选定的混凝土配合比通过试验确定当无试验资料时 可采用或根据骨料重度 粒径按附录中表采用土坝 含土坝和堆石坝的防渗土体 的材料重度 应根据设计计算内容和土体部位的不同分别采用湿重度 饱和重度或浮重度 其数值可根据压实干重度 含水量和孔隙率换算得出堆石坝的材料重度应根据堆石部位的不同 分别采用压实干重度或浮重度土石坝土体和堆石体的压实干重度应由压实试验确定中 小型土石坝在初步计算缺乏资料时 其压实干重度可按附录表采用 但最终应根据试验资料予以修正建筑物 结构 自重的作用分项系数应按表采用表建筑物 结构 自重的作用分项系数建筑物 结构 类型作用分项系数大体积混凝土结构 土石坝普通水工混凝土结构 金属结构地下工程混凝土衬砌注括号内的数值在自重作用效应对结构有利时采用大体积混凝土结构系指依靠其重量抵抗倾覆 滑移的结构 如混凝土重力坝 厂房下部结构 重力式挡土墙等除大体积混凝土结构以外的其他混凝土结构 如厂房上部结构 进水口的构架等 均作为普通水工混凝土结构永久设备自重永久设备的自重标准值采用设备的铭牌重量永久设备自重的作用分项系数 当其作用效应对结构不利时应采用有利时应采用静水压力一般规定垂直作用于建筑物 结构 表面某点处的静水压强应按下式计算式中计算点处的静水压强计算点处的作用水头按计算水位与计算点之间的高差确定水的重度一般采用对于多泥沙河流应根据实际情况确定应区分水工建筑物不同的设计状况 分别按待久设计状况 短暂设计状况和偶然设计状况下的计算水位确定相应的静水压力代表值静水压力 包括外水压力 的作用分项系数应采用枢纽建筑物的静水压力坝 水闸等挡水建筑物和河床式水电站厂房在运用期静水压力代表值的计算水位应按下列规定确定持久设计状况 上游采用水库的正常蓄水位 或防洪高水位下游采用可能出现的不利水位偶然设计状况 上游采用水库的校核洪水位 下游采用水库在该水位泄洪时的水位短暂设计状况 采用设计预定该建筑物在检修期的上 下游水位水工建筑物荷载设计规范注 与地震作用组合时的静水压力代表值 其计算水位应按的有关规定确定对于泄水建筑物的首部挡水结构 其静水压力代表值的计算水位可按所规定的上游计算水位采用坝后式和岸边式水电站厂房静水压力代表值的下游计算水位 可按下列规定确定持久设计状况 采用厂房的设计洪水位偶然设计状况 采用厂房的校核洪水位厂房在施工 机组检修等短暂设计状况下的计算水位 按水电站厂房设计规范 的有关规定确定水工隧洞 压力管道及调压室等建筑物在各种设计状况下静水压力代表值的计算水位 应根据水库特征水位结合建筑物具体运用条件 按照各类水工结构设计规范的规定确定临时性水工建筑物以及坝体在施工期渡汛时静水压力代表值的计算水位 应根据有关设计规范所规定的洪水标准计算确定水工闸门的静水压力水工闸门在各种设计状况下静水压力代表值的计算水位 应根据闸门的不同运用条件确定设置在发电 供水 泄水和排沙等建筑物进水口 或泄水道内 的工作闸门或事故闸门 其持久设计状况和偶然设计状况下静水压力代表值的计算水位 应按所规定的上游计算水位采用对于溢洪道露顶式工作闸门 可不考虑偶然设计状况设置在船闸上闸首的工作闸门 持久设计状况下静水压力代表值的计算水位应采用正常蓄水位或最高通航水位 偶然设计状况应采用校核洪水位或最高挡水位设置在泄水道 船闸等建筑物以及水电站引水道的进水口 尾水管出口等处的上 下游检修闸门 其短暂设计状况下静水压力代表值的计算水位 应采用设计预定该建筑物检修时的上 下游水位导流底孔和其他临时性挡水建筑物的闸门 应根据其临时挡水的洪水标准以及闸门的运用条件 确定相应短暂设计状况下静水压力代表值的计算水位管道及地下结构的外水压力混凝土坝坝内钢管放空时各计算断面的外水压力标准值可按以下规定确定钢管起始断面的外水压力为钢管与下游坝面相接处的外水压力为零 其间压力沿管轴线按直线规律分布起始断面作用水头的计算水位宜采用正常蓄水位 折减系数可根据钢管外围的防渗排水及接触灌浆等情况采用计算地下结构外水压力标准值时所采用的设计地下水位线 应根据实测资料 结合水文地质条件和防渗排水效果 并考虑工程投入运用后可能引起的地下水位变化等因素 经综合分析确定作用于混凝土衬砌有压隧洞的外水压强标准值可按下式计算式中作用于衬砌上的外水压强标准值外水压力折减系数 按附录采用作用水头按设计采用的地下水位线与隧洞中心线之间的高差确定当无压隧洞和地下洞室设置排水措施时 可根据排水效果和排水设施的可靠性对计算外水压力标准值的作用水头作适当折减 其折减值可采用工程类比或渗流计算分析确定水工建筑物荷载设计规范对于有钢板衬砌的压力隧洞 可按下列情况确定作用于钢管的外水压力标准值的作用水头对于埋深较浅且未设排水措施的压力隧洞 其外水压力作用水头宜按设计地下水位与管道中心线之间的高差确定当压力隧洞的顶部或外侧设置排水洞时 可在考虑岩层性能及排水效果的基础上 根据工程类比或渗流计算分析 对排水洞以上的外水压力作用水头作适当折减当钢衬外围设置排水管时 可根据排水措施的长期有效性 采用工程类比法或渗流计算 综合分析确定外水压力作用水头扬压力一般规定混凝土坝 水闸和水电站厂房等建筑物的扬压力 应按垂直作用于计算截面全部截面积上的分布力计算作用于建筑物计算截面上的扬压力分布图形 应根据不同的水工结构型式 上 下游计算水位 地基地质条件及防渗 排水措施等情况确定确定扬压力分布图形时的上 下游计算水位 应与计算静水压力代表值的上 下游计算水位一致计算截面上的扬压力代表值 应根据该截面上的扬压力分布图形计算确定其中 矩形部分的合力为浮托力代表值 其余部分的合力为渗透压力代表值对于在坝基设置抽排系统的情况主排水孔之前的合力为扬压力代表值 主排水孔之后的合力为残余扬压力代表值混凝土坝的扬压力岩基上各类混凝土坝坝底面的扬压力分布图形可按下列三种情况分别确定当坝基设有防渗帷幕和排水孔时 坝底面上游 坝踵 处的扬压力作用水头为排水孔中心线处为下游 坝趾 处为其间各段依次以直线连接 见图当坝基设有防渗帷幕和上游主排水孔 并设有下游副排水孔及抽排系统时 坝底面上游处的扬压力作用水头为主 副排水孔中心线处分别为下游处为其间各段依次以直线连接 见图当坝基未设防渗帷幕和上游排水孔时 坝底面上游处的扬压力作用水头为下游处为其间以直线连接 见图上述情况中 渗透压力强度系数扬压力强度系数及残余扬压力强度系数可按表采用坝体内部计算截面上的扬压力分布图形 当设有坝体排水管时 可按图确定其中排水管处的坝体内部渗透压力强度系数可按下列情况采用实体重力坝 拱坝及空腹重力坝的实体部位采用宽缝重力坝 大头支墩坝的无宽缝部位采用有宽缝部位采用当未设坝体排水管时 上游坝面处扬压力作用水头为下游坝面处为其间以直线连接坝底面和坝体内部扬压力的作用分项系数应按下列情况采用浮托力的作用分项系数均采用渗透压力的作用分项系数 对实体重力坝采用对宽缝重力坝 大头支墩坝 空腹重力坝以及拱坝采用水工建筑物荷载设计规范排水孔中心线主排水孔副排水孔实体重力坝宽缝重力坝及大头支墩坝拱坝空腹重力坝坝基设有抽排系统未设帷幕及排水孔图坝底面扬压力分布表坝底面的渗透压力 扬压力强度系数坝型及部位坝基处理情况设置防渗帷幕及排水孔设置防渗帷幕及主 副排水孔并抽排部位坝型渗透压力强度系数主排水孔前的扬压力强度系数残余扬压力强度系数河床坝段实体重力坝宽缝重力坝大头支墩坝空腹重力坝拱坝水工建筑物荷载设计规范续表坝型及部位坝基处理情况设置防渗帷幕及排水孔设置防渗帷幕及主 副排水孔并抽排部位坝型渗透压力强度系数主排水孔前的扬压力强度系数残余扬压力强度系数岸坡坝段实体重力坝宽缝重力坝大头支墩坝空腹重力坝拱坝注当坝基仅设排水孔而未设防渗帷幕时 渗透压力强度系数可按表中项适当提高拱坝拱座侧面排水孔处的渗透压力强度系数可按表中 岸坡坝段 采用但对于地质条件复杂的高拱坝 则应经三向渗流计算或试验验证坝内排水管排水管中心线实体重力坝宽缝重力坝拱坝空腹重力坝图坝体计算截面上扬压力分布对于坝基下游设置抽排系统的情况 主排水孔之前扬压力的作用分项系数采用主排水孔之后残余扬压力的作用分项系数采用当坝前地基面设有粘土铺盖 或多泥沙河流的坝前地基面上能形成淤沙铺盖时 可依据工程经验对坝踵及排水孔处的扬压力作用水头作适当折减作用于护坦底面的扬压力分布图形 可根据相应设计状况下坝趾与护坦首部连接处的扬压力作用水头 以及护坦下游水位确定若底部设置妥善的排水系统并具备检修条件且接缝间止水可靠时可考虑排水对降低扬压力的影响水闸的扬压力岩基上水闸底面的扬压力分布图形 可按中实体重力坝情况确定软基上水闸底面的扬压力分布图形 宜根据上 下游计算水位 闸底板地下轮廓线的布置情况 地基土质分布及其渗透特性等条件分析确定一般情况下 渗透压力可采用改进阻力系数法或流网法计算改进阻力系数法见附录软基上水闸两岸墩墙侧向渗透压力的分布图形可按下列情况确定水工建筑物荷载设计规范当墙后土层的渗透系数小于地基渗透系数时 可近似地采用相应部位的闸底渗透压力分布图形当墙后土层的渗透系数大于地基渗透系数时 应按侧向绕流计算确定对于大型水闸 应经三向电拟试验或数值计算验证水闸扬压力的作用分项系数 对于浮托力应采用渗透压力可采用水电站厂房和泵站厂房的扬压力岩基上河床式水电站厂房 泵站厂房底面的扬压力分布图形 可按中岩基上的实体重力坝情况确定 对于坝后式 岸边式水电站厂房 则参照岩基上实体重力坝情况具体分析确定对于厂 坝为整体连接 或所设置的永久性变形缝已经止水封闭的岩基上的坝后式水电站厂房 厂房底面的扬压力分布图形应与坝体共同考虑软基上河床式 岸边式水电站厂房以及泵站厂房底面的扬压力分布图形 可参照中软基上的水闸情况确定水电站厂房和泵站厂房扬压力的作用分项系数 对于浮托力应采用渗透压力可采用动水压力一般规定作用在水工建筑物过流面一定面积上的动水压力 包括时均压力和脉动压力应按该面积上各点动水压强的合力计算动水压力一般可只计及时均压力 但当水流脉动影响结构的安全或引起结构振动时 应计及脉动压力的影响计算动水压力时 应区分恒定流和非恒定流两种水流状态对于恒定流 尚应区别渐变流或急变流等不同流态 并采用相应的方法计算水电站压力水道系统内产生的水锤压力 应按有压管道的非恒定流计算对于重要的或体形复杂的水工建筑物 其动水压力宜通过模型试验测定并经综合分析确定渐变流时均压力渐变流时均压强的代表值 可根据相应设计状况下的水流条件 通过计算或试验求得水面图时均压强计算示意线后按下式计算 见图式中过流面上计算点的时均压强代表值水的密度重力加速度计算点的水深结构物底面与水平面的夹角渐变流时均压力的作用分项系数应采用水工建筑物荷载设计规范反弧段水流离心力溢流坝等泄水建筑物反弧段底面上的动水压强近似取均匀分布 其代表值可按下式计算式中水流离心力压强代表值相应设计状况下反弧段上的单宽流量反弧段最低点处的断面平均流速反弧半径溢流坝等泄水建筑物反弧段上离心力合力的水平及垂直分力代表值可按下式计算式中单位宽度上离心力合力的水平分力代表值单位宽度上离心力合力的垂直分力代表值图中所示的角度 取其绝对值图反弧段水流离心力示意作用于反弧段边墙上的水流离心力压强 沿径向剖面在水面处为零 在墙底处为其间近似采用线性分布可按式计算 并垂直作用于墙面反弧段水流离心力的作用分项系数可采用水流对尾槛的冲击力水流对消力池尾槛的冲击力代表值可按下式计算式中作用于消力池尾槛的水流冲击力代表值尾槛迎水面在垂直于水流方向上的投影面积水跃收缩断面的流速阻力系数 对于消力池中未形成水跃 水流直接冲击尾槛的情况 可取对于消力池中已形成水跃且的情况 可取弗氏数大者取小值 反之取大值水流冲击力的作用分项系数应采用脉动压力作用于一定面积上的脉动压力代表值可按下式计算式中脉动压力代表值水工建筑物荷载设计规范脉动压强代表值作用面积面积均化系数 可按表选用其中正 负号应按不利设计条件选定脉动压强代表值可按下式计算式中脉动压强系数相应设计状况下水流计算断面的平均流速可根据水流条件确定对于消力池水流 可取收缩断面的平均流速 对于泄槽水流 可取计算断面的平均流速 对于反弧鼻坎挑流 可取反弧最低处的断面平均流速表面积均化系数结构部位溢流式厂房顶部 溢洪道泄槽 鼻坎平底消力池底板结构分块尺寸注结构块顺流向的长度结构块垂直流向的长度第二共轭水深泄水建筑物不同部位的脉动压强系数可按表及表选用对于重要工程 宜根据专门试验确定表溢流厂房顶部 溢洪道泄槽及鼻坎的脉动压强系数结构部位溢流式厂房顶部溢洪道泄槽鼻坎表平底消力池底板的脉动压强系数结构部位所在位置注收缩断面的弗氏数计算断面离消力池起点的距离消力池长度脉动压力的作用分项系数应采用水锤压力当水电站水轮发电机组的负荷突然变化时 相应设计状况下压力水道 包括蜗壳 尾水管及压力尾水道 内产生的水锤压力代表值可按下式计算式中水锤压力 水头 代表值水工建筑物荷载设计规范水锤压力相对值 可用解析法或数值积分法求得 对于简单管路发生间接水锤时可用附录所列解析公式计算静水头 即相应设计状况下上 下游计算水位之差修正系数 根据计算方法与水轮机型式而定当采用数值积分等方法时 采用当采用附录中的解析公式计算时 对于冲击式水轮机可采用对于反击式水轮机 应根据其转速经试验确定 当无试验数据时 混流式水轮机可采用轴流式水轮机可采用压力水道不同部位在持久设计状况 或偶然设计状况 下的水锤压力代表值 应按下列静水头和机组运行工况计算确定上游压力水道 包括抽水蓄能电站上游压力水道采用水库正常蓄水位 或校核洪水位 与厂房下游相应发电 或泄洪 尾水位之差 共一条压力水道的全部机组突然丢弃全部负荷下游压力水道 采用厂房下游设计洪水位 或校核洪水位 与相应上游库水位之差 共一条下游压力水道的全部台机组由台增至台 或全部机组由三分之二负荷突然增至满载抽水蓄能电站的下游压力水道 按下游水库设计洪水位 或校核洪水位 在水泵工况扬程最小抽水量最大时 共一条下游压力水道的全部机组突然断电 导叶全部拒动经分析论证后 认为不存在全部丢弃负荷 全部导叶拒动的情况 亦可按机组部分丢弃负荷或部分导叶拒动考虑上 下游压力管道中各计算截面的水锤压力水头值可按下列公式计算式中上游压力管道某计算截面的水锤压力水头值下游压力管道某计算截面的水锤压力水头值自上游进水口 调压室 至计算截面处各段压力水道长度与流速的乘积之和自下游出口至计算截面处各段压力水道长度与流速的乘积之和自上游进水口 调压室 至下游出口的压力管道长度与流速的乘积管道平均流速可按下式计算其中压力管道的各段长度与其流速的乘积之和上游压力水道末端采用的水锤压力升高值 应不小于正常蓄水位下压力水道静水头的对于设置调压室的压力水道 应根据具体情况考虑调压室涌波对水锤压力的影响水锤压力的作用分项系数可采用地应力及围岩压力一般规定地下结构是由围岩及其加固措施构成的统一体 设计时应充分考虑围岩的自稳能力和承水工建筑物荷载设计规范载能力地下结构设计中所涉及的围岩作用 可根据岩体结构类型及其特征按下列情况分别考虑对于整体状 块状 中厚层至厚层状结构的围岩 岩体初始地应力及局部块体滑移为其主要作用对于薄层状及碎裂 散体结构的围岩 围岩压力为其主要作用围岩岩体的结构类型及其特征 应按国家标准 水利水电工程地质勘察规范 的有关规定确定岩体初始地应力及围岩压力的作用分项系数可采用岩体初始地应力 场对于重要的地下工程 岩体初始地应力 场 宜根据现场实测资料 结合区域地质构造 地形地貌 地表剥蚀程度及岩体的力学性质等因素综合分析确定 当具有少量可用资料时 也可通过模拟计算或反演分析成果经综合分析确定当无实测资料时 但符合下列条件之一者 可将岩体初始地应力场视为重力场 并按式式计算岩体地应力标准值工程区域内地震基本烈度小于度岩体纵波波速小于工程区域岩层平缓 未经受过较强烈的地质构造变动式中岩体垂直地应力标准值岩体水平地应力标准值岩体重度洞室上覆岩体厚度岩体侧压力系数岩体的泊松比当无实测资料 但地质勘察表明该工程区域曾受过地质构造变动时 应考虑重力场与构造应力叠加 可按下列公式计算岩体初始地应力标准值式中考虑构造应力的影响系数 可采用受构造影响小者取小值岩体侧压力系数 可采用洞室埋深大 受构造影响小者取小值根据式式的计算结果 尚应结合工程经验及类比分析 确定岩体的初始地应力 场对于高地应力地区 宜通过现场实测取得地应力 场 资料围岩压力当洞室在开挖过程中 采取了锚喷支护或钢架支撑等施工加固措施 已使围岩处于基本稳定或已稳定的情况下 设计时宜少计或不计作用在永久支护结构上的围岩压力对于块状 中厚层至厚层状结构的围岩 可根据围岩中不稳定块体的重力作用确定围岩压水工建筑物荷载设计规范力标准值对于簿层状及碎裂 散体结构的围岩 垂直均布压力标准值可按下式计算 并根据开挖后的实际情况进行修正式中垂直均布压力标准值洞室开挖宽度岩体重度对于碎裂 散体结构的围岩 水平均布压力标准值可按下式计算 并根据开挖后的实际情况进行修正式中水平均布压力标准值洞室开挖高度对于不能形成稳定拱的浅埋洞室 宜按洞室拱顶上覆岩体的重力作用计算围岩压力标准值 并根据施工所采取的措施予以修正土压力和淤沙压力挡土建筑物的土压力计算挡土建筑物 挡土墙 的土压力时 对于向外侧移动或转动的挡土结构 可按主动土压力计算 对于保持静止不动的挡土结构 可按静止土压力计算作用在单位长度挡土墙背上的主动土压力标准值可按下式计算式中主动土压力标准值作用于距墙底墙背处 与水平面呈夹角 见图挡土墙后填土重度挡土墙高度主动土压力系数 可按附录计算当墙背的坡角大于临界值时 填土将产生第二破裂面 见图其主动土压力标准值应按作用于第二破裂面上的主动土压力取按式计算 和墙背与第二破裂面之间土重的合力计算按下式计算式中挡土墙后填土坡角挡土墙后填土内摩擦角挡土墙后填土对墙背的外摩擦角当填土表面有均布荷载时 可将荷载换算成等效的土层厚度 计算作用于墙背的主动土压力标准值此种情况下 作用于墙背上的主动土压力应按梯形分布对于墙背铅直 墙后填土表面水平的挡土墙 作用单位长度墙背的静止土压力标准值可按下式计算 见图水工建筑物荷载设计规范第一破裂面第二破裂面图主动土压力作用示意图第二破裂面主动土压力作用示意图静止土压力作用示意式中静止土压力标准值作用于距墙底处 水平指向墙背静止土压力系数 可按附录计算主动土压力和静止土压力的作用分项系数应采用上埋式埋管的土压力作用在单位长度埋管上的垂直土压力标准值可按下式计算 见图式中埋管垂直土压力标准值管顶以上填土高度埋管外直径埋管垂直土压力系数 与地基刚度有关 可根据地基类别按图查取作用在单位长度埋管的侧向土压力标准值可按下式计算 见图式中埋管侧向土压力标准值埋管中心线以上填土高度埋管凸出地基的高度侧向土压力系数填土内摩擦角 按附录确定埋管上垂直土压力 侧向土压力的作用分项系数 当其作用效应对管体结构不利时应采用水工建筑物荷载设计规范岩基密实砂类土 坚硬或硬塑粘性土中密砂类土可塑粘性土松散砂类土 流塑或软塑粘性土图埋管垂直土压力系数有利时应采用淤沙压力作用在坝 水闸等挡水建筑物单位长度上的水平淤沙压力标准值可按下式计算式中淤沙压力标准值淤沙的浮重度图埋管侧向土压力作用淤沙的干重度水的重度淤沙的孔隙率挡水建筑物前泥沙淤积厚度淤沙的内摩擦角挡水建筑物前的泥沙淤积厚度 应根据河流水文泥沙特性和枢纽布置情况经计算确定 对于多泥沙河流上的工程 宜通过物理模型试验或数学模型计算 并结合已建类似工程的实测资料综合分析确定淤沙的浮重度和内摩擦角 一般可参照类似工程的实测资料分析确定 对于淤沙严重的工程宜通过试验确定淤沙压力的作用分项系数应采用风荷载和雪荷载风荷载垂直作用于建筑物表面上的风荷载标准值 应按下式计算式中风荷载标准值高度处的风振系数风压高度变化系数风荷载体形系数基本风压基本风压应按建筑结构荷载规范 中全国基本风压分布图采用 但不得小于对于水工高耸结构 其基本风压可按全国基本风压图中的基本风压值乘以后采用 对于特别重要和有特殊使用要求的结构或建筑物 则可乘以后采用水工建筑物荷载设计规范当建设地点的基本风压值在全国基本风压分布图上未给出时 其基本风压值可按下列方法确定可根据当年最大风速资料 按照基本风压的定义通过统计分析确定 分析时应考虑样本数量的影响当地没有风速资料时 可根据附近地区规定的基本风压或长期资料 通过气象和地形条件的对比分析确定山区的基本风压应通过实际调查和对比观测 经分析后确定一般情况下 可按相邻地区的基本风压值乘以下列调整系数采用山间盆地 谷地等闭塞地形与大风方向一致的谷口 山口注 山顶及山坡 包括悬崖 的基本风压 可根据山麓附近地区的基本风压按相差高度乘以风压高度变化系数确定沿海海岛的基本风压 当缺乏实际资料时 可按陆地上的基本风压值乘以表所列的调整系数采用风压高度变化系数 应根据地面粗糙度类别按表确定其中地面粗糙度类别可分为两类类海岛 海岸 湖岸及沙漠地区类田野 乡村 丛林 丘陵及房屋比较稀疏的中 小城镇和大城市郊区表海岛基本风压调整系数距海岸距离调整系数注 位于坝 水闸等建筑物顶部的结构 风压高度变化系数可按表中类采用确定其距地面高度的计算基准面 可按风向采用相应设计状况下的水库水位或下游尾水位表风压高度变化系数距地面高度地面粗糙度类别水工建筑的风荷载体形系数 可按照建筑结构荷载规范 和高耸结构设计规范 等设计规范中有关规定采用对于高度大于且高宽比大于的水电站厂房 以及基本自振周期大于的进水塔 调压塔 渡槽等建筑物 应采用风振系数来考虑风压脉动的影响不属于上述情况者 其风振系数采用风振系数的计算方法可参照和等设计规范的有关规定 或经专门研究确定风荷载的作用分项系数应采用雪荷载水电站厂房 泵站厂房 渡槽等建筑物顶面水平投影面上的雪荷载标准值 应按下式计算式中雪荷载标准值建筑物顶面积雪分布系数基本雪压基本雪压应按中全国基本雪压图采用山区的基本雪压 应通过实际调查后确定当无水工建筑物荷载设计规范实测资料时 可按当地空旷平坦地面的基本雪压值乘以后采用建筑物顶面的积雪分布系数 可参照规定的屋面积雪分布系数采用雪荷载的作用分项系数应采用冰压力和冻胀力静冰压力冰层升温膨胀时 作用于坝面或其他宽长建筑物单位长度上的静冰压力标准值可按表采用表静冰压力标准值冰层厚度静冰压力标准值注冰层厚度取多年平均年最大值对于小型水库 应将表中静冰压力标准值乘以后采用 对于库面开阔的大型平原水库 应乘以后采用表中静冰压力标准值适用于结冰期内水库水位基本不变的情况 结冰期内水库水位变动情况下的静冰压力应作专门研究静冰压力数值可按表列冰厚内插作用于独立墩柱上的静冰压力可按照式计算静冰压力垂直作用于结构物前沿 其作用点取冰面以下冰厚处冰冻期冰层厚度内的冰压力与水压力不同时作用于建筑物静冰压力的作用分项系数应采用动冰压力作用于铅直的坝面或其他宽长建筑物上的动冰压力标准值可按下式计算式中冰块撞击建筑物时产生的动冰压力冰块流速宜按实测资料确定 当无实测资料时 对于河 渠 冰可采用水流流速 对于水库冰可采用历年冰块运动期内最大风速的但不宜大于对于过冰建筑物可采用该建筑物前流冰的行近流速冰块面积可由当地或邻近地点的实测或调查资料确定流冰厚度 可采用当地最大冰厚的倍 流冰初期取大值冰的抗压强度宜由试验确定 当无试验资料时 对于水库可采用对于河流 流冰初期可采用后期可采用作用于独立墩柱上的动冰压力标准值 可按下列情况计算确定作用于前沿铅直的三角形独立墩柱上的动冰压力 可分别按式式计算冰块切入和撞击两种情况下的冰压力 并取其中的小值式中冰块切入三角形墩柱时产生的动冰压力冰块撞击三角形墩柱时产生的动冰压力水工建筑物荷载设计规范墩柱前沿的平面形状系数 按表采用三角形夹角的一半冰的抗挤压强度流冰初期可取后期可取在冰作用高程处的墩柱前沿宽度作用于前沿铅直的矩形 多边形或圆形独立墩柱上的动冰压力可按式计算动冰压力的作用分项系数可采用表形状系数值平面形状夹角为的三角形矩形多边形或圆形冻胀力表面平整的混凝土桩 墩基础 在无竖向位移的条件下 作用于侧表面上的切向冻胀力标准值可按下式计算式中切向冻胀力标准值有效冻深系数表面粗糙系数 可采用单位切向冻胀力标准值按表采用冻土层内桩 墩 柱 基础水平横截面周长设计冻深表单位切向冻胀力标准值地表土冻胀量注值可按表列冻胀量内插土的冻胀量宜按建筑物所在地点的实测资料确定 当无实测资料时 可按 水工建筑物抗冰冻设计规范 确定对于标准冻深大于地区的簿壁混凝土挡土墙 当墙前地面至墙后填土顶部的高差小于或等于在无水平位移的条件下 作用于挡土墙的水平冻胀力可采用按图所示的压强分布计算的合力为其标准值图中最大单位水平冻胀力可按下式计算式中最大单位水平冻胀力墙体变形影响系数挡墙迎土面边坡修正系数单位水平冻胀力标准值可按表采用表单位水平冻胀力标准值墙后土冻胀量注表中为距墙前地面高度处墙后土的冻胀量值可按表列冻胀量内插水工建筑物荷载设计规范在图中为墙前地面至墙后填土面的高度 最大单位水平冻胀力高度系数和非冻胀区深度系数可按表采用图水平冻胀力压强分布示意表和值墙后土冻胀量注 当小于时 表中值均取为零对于标准冻深大于地区 墙前地面至墙后填土顶部的高差大于的簿壁挡土墙和其他型式的挡土墙 水平冻胀力的计算应经专门研究在标准冻深大于地区的水闸 涵洞和其他具有板型基础的建筑物当基础埋深小于设计冻深时 作用在单块基础板底面上的竖向冻胀力标准值可按下式计算式中竖向冻胀力标准值竖向位移影响系数 可按下式计算基础厚度影响系数 可按下式计算单位竖向冻胀力标准值按表采用单块基础板底面积建筑物基础允许产生可复位的竖向位移值级建筑物为级建筑物可按表采用建筑物所在地的地表冻胀量基础板厚基础表面的冰层厚度当表面无冰层时为设计冻深表单位竖向冻胀力标准值单板基础板底面积地表土冻胀量注表中值可按表列冻胀量和基础板底面积内插本表不适用于单块基础板边长小于和长宽比大于的基础水工建筑物荷载设计规范表基础允许冻胀竖向位移值建筑物类型及结构部位级建筑物级建筑物水闸 涵洞进出口基础板闸室段 洞身段钢筋混凝土基础钢筋混凝土陡坡段底板 消力池底板护坦板有侧向约束无侧向约束水平冻胀力和土压力不同时作用于建筑物 设计时应取其中的大值进行荷载组合切向冻胀力 水平冻胀力及竖向冻胀力的作用分项系数均应采用浪压力一般规定本章适用于风浪对坝 水闸等挡水建筑物 不包括海堤 河堤 产生的浪压力的计算浪压力标准值一般可由波浪要素 波高 波长等 按计算确定对于级挡水建筑物 当浪压力为主要荷载之一时 宜通过模型试验论证波浪要素可按附录计算其中计算风速的取值应遵循下列规定当浪压力参与作用基本组合时 采用重现期为年的年最大风速当浪压力参与偶然组合时 采用多年平均年最大风速浪压力的作用分项系数应采用直墙式挡水建筑物上的浪压力作用于铅直迎水面建筑物上的浪压力 应根据建筑物迎水面前的水深 按以下三种波态分别计算当和时 浪压力分布如图所示 单位长度上的浪压力标准值按下式计算式中单位长度迎水面上的浪压力标准值水的重度平均波长累积频率为的波高挡水建筑物迎水面前的水深波浪中心线至计算水位的高度按下式计算使波浪破碎的临界水深按下式计算水工建筑物荷载设计规范当但时 浪压力分布如图所示 单位长度上的浪压力标准值按下式计算式中建筑物底面处的剩余浪压力强度按下式计算当时 浪压力分布如图所示 单位长度上的浪压力标准值按下式计算式中建筑物底面的浪压力强度折减系数 当时 采用当时 采用计算水位处的浪压力强度按下式计算底坡影响系数 按表采用图直墙式挡水建筑物的浪压力分布表底坡影响系数底坡值注 底坡采用建筑物迎水面前一定距离内的平均值斜坡式挡水建筑物上的浪压力对于的混凝土整体式或装配式单坡护面板上的浪压力标准值 可按图压力强度分布计算的合力确定图中有关参数可按下列各项计算斜坡上最大受力点的浪压力强度按下式计算式中最大浪压力强度频率换算系数 采用系数 按下式计算系数 按表采用水工建筑物荷载设计规范浪压力相对强度系数 按表采用有效波高约相当于累积频率为的波高图斜坡式混凝土护面板上的浪压力分布表系数值表浪压力相对强度系数斜坡上最大浪压力强度作用点距计算水位的垂直高度按下式计算式中当时 取图中按下列各式确定式中图中波浪爬高可按附录计算确定装配式斜坡面板上的波浪反压力标准值 可按图反压力强度分布计算的合力确定其中波浪反压力强度按下式计算式中波浪反压力强度水工建筑物荷载设计规范波浪反压力强度系数 按图曲线查取图中为护面板沿斜坡方向的边长为平均波长图波浪反压力强度系数对于折波或具有平台的复坡斜坡式挡水建筑物 其浪压力应通过专门研究确定楼面及平台活荷载水电站主厂房楼面活荷载主厂房安装间 发电机层和水轮机层各层楼面 在机组安装 运行和检修期间由设备堆放部件组装 搬运等引起的楼面局部荷载及集中荷载 均应按实际情况考虑对于大型水电站 可按设备部件的实际堆放位置分区确定各区间的荷载值当缺乏资料时 主厂房各层楼面的均布活荷载标准值可按表采用表主厂房楼面均布活荷载标准值序号楼层名称标准值安装间发 电 机 层水 轮 机 层注单机容量当时 均布荷载值可视实际情况酌情增大水电站副厂房楼面活荷载生产副厂房各层楼面在安装 检修过程中可