2019年一級(jí)建造師考試備考：水工建筑物主要設(shè)計(jì)方法，2018年一級(jí)建造師考試結(jié)束不久，就有許多小伙伴開始準(zhǔn)備2019年一級(jí)建造師考試了，為了幫助大家高效備考2019年一級(jí)建造師考試，建設(shè)工程教育網(wǎng)為大家整理了2019年一級(jí)建造師考試備考：水工建筑物主要設(shè)計(jì)方法，希望對(duì)大家有幫助！

　　一、主要荷載

　　根據(jù)《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL 5077—1997)，水工建筑物的荷載按作用隨時(shí)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(yáng)壓力、動(dòng)水壓力、水錘壓力、浪壓力、外水壓力、風(fēng)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(shí)的靜水壓力、揚(yáng)壓力、浪壓力及水重等。

　　水工建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，首先要計(jì)算建筑物上所承受的荷載，然后再進(jìn)行荷載組合，以及進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析、應(yīng)力分析、滲流計(jì)算、沉降計(jì)算、應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算和抗震設(shè)計(jì)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(jì)的一項(xiàng)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(yàn)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?yàn)榇颂幨軒焖畨毫ψ畲?，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(shí)，接觸面產(chǎn)生局部的微小裂縫。在設(shè)計(jì)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(duì)處于岸坡的壩段，當(dāng)?shù)匦?、地質(zhì)條件不利于壩的穩(wěn)定時(shí)，也要對(duì)在三向荷載作用下的穩(wěn)定問題進(jìn)行研究。

　　三、應(yīng)力分析

　　強(qiáng)度和穩(wěn)定性是表示建筑物安全的兩個(gè)重要方面。強(qiáng)度問題的研究，通常包括對(duì)內(nèi)力、應(yīng)力、變形、位移和裂縫的研究。當(dāng)應(yīng)力不超過材料的強(qiáng)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(shí)，就認(rèn)為建筑物處于正常運(yùn)行狀態(tài)。因此，應(yīng)力分析是校核強(qiáng)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(jì)算和模型試驗(yàn)兩大類。目前常用的模型試驗(yàn)方法有偏光彈性試驗(yàn)、激光全息試驗(yàn)和脆性材料試驗(yàn)。對(duì)于中、小型工程，一般可只進(jìn)行理論計(jì)算，而對(duì)于十分重要的工程或在情況比較復(fù)雜時(shí)才進(jìn)行模型試驗(yàn)。理論計(jì)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(jiǎn)單時(shí);對(duì)于高壩尤其是當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，除用材料力學(xué)法計(jì)算外，宜同時(shí)進(jìn)行模型試驗(yàn)或采用有限元法進(jìn)行計(jì)算。

　　設(shè)計(jì)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(duì)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。

　　四、滲流分析

　　對(duì)于土石壩，因它的壩體材料在一定程度上是透水的，一般允許有限的水流通過其壩體而運(yùn)動(dòng)，所以土石壩除研究地基的滲流外，還要研究土石壩壩體中的滲流以及壩體內(nèi)產(chǎn)生的孔隙壓力。

　　導(dǎo)致大壩災(zāi)難性破壞的原因及基本模式有五種：

　?、僖绾榈赖男购槟芰Σ蛔悖樗^原來按不過水壩設(shè)計(jì)的壩頂，溢流而下;②壩體連同部分地基沿軟弱面發(fā)生滑移破壞;③壩體因揚(yáng)壓力過大而沿壩基面滑動(dòng);④壩體或壩基因管涌或流土而破壞;⑤壩的上、下邊坡發(fā)生滑移破壞。滲流在后四種模式中起著重要的作用。此外，水庫水的過量滲漏、水庫岸坡的穩(wěn)定性、水庫誘發(fā)地震等，也都與滲流的作用密切相關(guān)。

　　五、沉降計(jì)算

　　土石壩設(shè)計(jì)時(shí)要確定壩體和壩基在自重作用下的沉降量與時(shí)間的關(guān)系及完工后的總沉降量。據(jù)此計(jì)算竣工后為抵消沉降而預(yù)留的壩頂超填，預(yù)測(cè)不均勻沉降量，判斷壩體產(chǎn)生裂縫的可能性和預(yù)防措施。常用分層總和法計(jì)算，即把壩體壩基分為若干層，根據(jù)壩體和壩基土的壓縮曲線計(jì)算時(shí)刻t各層中心所受豎向總應(yīng)力、孔隙壓力、有效應(yīng)力及相應(yīng)沉降量;將各層沉降量疊加，得到時(shí)刻t及完工后壩體和壩基的沉降量。

　　六、應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算

　　高土石壩一般要用有限元法計(jì)算壩體壩基及岸坡接頭在填土自重及其他荷載作用下的填土應(yīng)力應(yīng)變，以判斷是否發(fā)生剪切破壞、有無過量的變形、是否存在拉力區(qū)和裂縫、防滲土體是否發(fā)生水力劈裂，為壩體穩(wěn)定分析和與土壩連接建筑物設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

　　七、抗震設(shè)計(jì)

　　強(qiáng)烈的地震往往造成極大的破壞，水庫的修建往往可以誘發(fā)地震。水庫誘發(fā)地震主要是指由于水庫蓄水后，庫水滲透到巖石中，使巖體孔隙水壓力增大，導(dǎo)致斷層面的有效應(yīng)力減小、抗剪強(qiáng)度降低，以至產(chǎn)生滑動(dòng)。通過抗震計(jì)算使水工建筑物滿足穩(wěn)定要求和強(qiáng)度要求。

　　為了減小地震荷載，應(yīng)將壩址選在地震運(yùn)動(dòng)較弱，對(duì)壩體抗震有利的地段，避開不利的地段，不得在危險(xiǎn)地段建壩。

　　地震震級(jí)是表示地震時(shí)釋放能量大小的尺度。地震烈度是指某一地區(qū)地面和各類建筑物遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度。一次地震只有一個(gè)震級(jí)，然而隨震中距離的遠(yuǎn)近，卻可以有不同的烈度。

　　地震荷載是大壩遭受地震時(shí)所承受的荷載，包括地震慣性力、水平向地震動(dòng)水壓力和地震動(dòng)土壓力。其大小與建筑物所在地區(qū)的地震烈度有關(guān)。地震荷載計(jì)算方法有動(dòng)力法和擬靜力法兩種。

　　抗震設(shè)計(jì)時(shí)常用到基本烈度和設(shè)計(jì)烈度?；玖叶仁侵附ㄖ锼诘貐^(qū)在今后一定時(shí)期內(nèi)可能遭遇的最大地震烈度。作為抗震設(shè)計(jì)中實(shí)際采用的烈度，稱為設(shè)計(jì)烈度。對(duì)于重要建筑物的設(shè)計(jì)烈度可在基本烈度的基礎(chǔ)上提高1度。

　　以上是對(duì)2019年一級(jí)建造師考試備考：水工建筑物主要設(shè)計(jì)方法的總結(jié)，更多一級(jí)建造師備考資料請(qǐng)持續(xù)關(guān)注建設(shè)工程教育網(wǎng)。

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