什么是水工建筑物荷载?

[拼音]：shuigong jianzhuwu hezai

[外文]：load on hydraulic structure

周围环境作用在水工建筑物上使之产生内力与变形（或仅产生变形）的外部因素。荷载使建筑物产生的内力、变形称为荷载效应。

荷载按其作用特点可分为三类。

（1）长期荷载：如结构自重、 土压力、 地基变形等；

（2）可变荷载：在建筑物使用期间荷载强度随时间变化，如水荷载、冰荷载、波浪荷载、温度荷载、施工期荷载等；

（3）偶然荷载：如地震荷载、风荷载等。按结构的反应特点可分为两类。

（1）静荷载：不使建筑物、结构产生加速度（或可忽略不计），如结构自重、温度变化等；

（2）动力荷载：可使建筑物、结构产生不可忽略的加速度，如地震荷载、高速水流脉动压力等。

各种环境因素都有不确定性。因此，各种荷载都具有变异性或随机性。水利工程界对其中主要作用荷载按概率统计方法定值。如按不同重现期的洪水给出 100年一遇洪水位、1000年一遇洪水位等。波浪诸要素按不同的累积概率给出相应特征值。地震的场地基本烈度是指在建筑物的使用期间可能遭遇的强震场地烈度。其他作用荷载，视其影响大小、资料数量，按统计方法给出均值、方差，或者是统计最大值、最小值或折减值等，按规范与计算公式、安全系数等配合使用。

随建筑物上下游水位而定。上游水位（库水位）及下游水位（河道水位）随时间变动，设计时需经水文分析、水利规划及计算确定。水荷载包括①静水压力：其压强与水面以下深度成正比；

（2）动水压力：即水流的流速、方向改变时，对建筑物表面的作用力；

（3）脉动压力：即高速水流强烈紊动，产生的随机压强变动，它附加于时均的动水压力上。

渗入建筑物和地基中的水在流动过程中对建筑物的作用。有水流渗过的物体，处处受到渗流静水压力和动水压力的作用。在坝体的界面上渗流形成表面作用力，一般将坝与基岩（土）界面上的渗透水作用力分为①浮托力：低于下游水面的界面各点承受的水压强度；

（2）渗透压力：因上下游水位差使得渗水流动，各点水压强度超过下游水位的部分。浮托力和渗透压力统称扬压力。

取决于波浪的形式、波高、波长、周期等。在开阔水域中的孤立建筑物上波浪作用显著。一般建筑物在半波长水深以下，浪压力即可忽略。

水体结冰而膨胀，对建筑物表面作用有静冰压力；冰盖开裂，冰块随水飘流，撞击建筑物形成动冰压力。冰的作用对于低坝、闸墩、胸墙及闸门等结构影响很大。

填土对建筑物的作用，随土壤的含水量、颗粒组成、密实性、固结程度而变动。一般按土壤的抗剪强度及相对变形计算土压力。水下淤积泥沙的压力随淤沙逐步固结、沙面冲淤消长而变化。

水库的水温受气温影响，库水面的水温接近月平均气温（结冰后表面近于0℃），年变温幅度较大，水深大于20m处变幅微弱，约为4～12℃。日照辐射可使向阳面温度高于气温。日照辐射、气温、水温的年变化、中期变化及日变化引起建筑物的周期性温度变化，但日变化只限于结构表层。大体积混凝土浇注后，水泥水化热使混凝土升温，而后的温度长期消散过程使建筑物产生温度变形。结构单元的温度自由变形不产生应力，但若受毗邻单元或地基的约束时，变形不协调将产生温度应力。混凝土的自生体积变形的影响相似，可与温度作用一并分析。

地震可引起地表随机运动。地震对建筑物作用的强弱取决于震动的烈度和建筑物的动力反应特性。当建筑物的自振周期与地面运动的主振周期相近时，容易产生共振，使建筑物破坏加剧。地震使建筑物产生随机性加速运动，一般以地震惯性力代表建筑物质点的加速运动效应。地震还使各种外荷载产生附加的动力作用，如地震动水压力（亦称水激荡力）、地震动土压力等。

实质是荷载效应的组合，是确定各种荷载随机过程叠加后的出现机率问题。

中国现行的水工设计规范将荷载组合归结为两类：一类为正常运用情况下的基本荷载组合，要求在各种可能的基本荷载组合作用下，建筑物保持正常功能；另一类为非常运用情况下的特殊荷载组合，在遭遇到特殊荷载组合作用时，建筑物即使不能发挥效用，也应控制建筑物损害限度，不导致毁坏。

基本荷载组合取同时作用的荷载皆为常遇值或正常值。组合形式很多，规范中列举了各种可能的荷载组合效应的不利方式，据以进行设计。特殊荷载组合内某一荷载作用属于稀遇状况，如遭遇非常洪水或地震等，要求据以校核建筑物的安全性。但不考虑两种稀遇荷载同时作用，因为这类情况出现的机率极其低微。施工期的荷载组合亦视为特殊组合。