【电力行业标准(DL)】 水工建筑物荷载设计规范

中华人民共和国电力行业标准
水工建筑物荷载设计规范
Specifications for load design ofhydraulic structures
DL5077-1997
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施行日期：1998年2月1日
DL5077—1997
本规范是根据1990年原能源部、水利部水利水电规划设计总院“（90）水规字11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GB50199一94《水利水电工程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GB50199－94《水利水电工程结构可掌度设计统一标准》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、段乐商、周芸、黄东军、范明桥、刘文灏、陈厚群、席与光、卢兴良、薛瑞宝、赵在望、岳耀真、吕祖府、潘玉华、刘蕴琪、吴孝仁、侯顺载、常折、王鉴义、汤书明、聂广明、徐伯孟、潘玉喜、唐政生、部能惠、李启雄、黄淑萍。
引用标准
主要符号
作用分类和作用效应组合
建筑物自重及水久设备自重
静水压力
扬压力
动水压力
地应力及围岩压力
土压力和淤沙压力
风荷载和雪荷载·
冰压力和冻胀力·
狼压力
楼面及平台活荷载
桥机和门机荷载
温度作用
地震作用·
灌素压力…
附录A
水利求电粤·棘合设计
（标准的附录）水工结主要作用按随时间变异的分类附录 B
（标准的附录）水工建筑物的材料重度附录c
（标准的附录）混凝土村翻有压隧润的外水压力折减系数附录D
（标准的附录）改进阻力系数法附录E
（标准的附录）简单管路水锤压力计算公式（标准的附录）主动土压力系数K，和静止土压力系数K。的计算附录F
（标准的附录）波浪要素和靶高计算附录G
附录H
（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K
（标准的附录）本规范用词说明条文说明.
DL5077—1997
本规范适用于各类水工建筑物的结构设计。2
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。
GB50199—94
GBJ9—87
GBJ145--90
DL5073—1997
DL/T50581996
DL/T5082—1998
《水利水电工程结构可蒙度设计统一标准》《建筑物结构荷载规范》
《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》
《水工建筑物抗冰冻设计规范》3总
3.0.1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。
3.0.2本规范是根据GB50199—94《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
3.0.3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。3.0.4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。号
4.0.1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；
水利水电卷·综合设计
永久作用的标准值；
可变作用的标准值；
假然作用的代表值；
几何参数的标准值；
材料性能的标准催；
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；
承载能力极限状态基本组合的结构系数；承截能力极限状志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；一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；p
可变作用的长期组合系数。
作用代表值
静水压强；
一外水压强标准值；
时均压强代表值；
脉动压强代表值；
水流高心力压强代表值，
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；
理管侧向土压力标准值：
水平淤抄压力标准值；
静冰压力标准值：
Fu动冰压力标准值；
t-单位切向冻胀力标准值；
%——单位水平冻胀力标准值；
单位竖向冻账力标准值；
风荷载标准值：
%———雪荷载标准值，
浪压力标准值；
DL5077—1997
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。
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；
龄沙的干重度；
龄沙的浮重度；
龄沙的内摩擦角；
一填土的重度；
岩石的重度，
混凝土的重度：
填土的凝聚力；wwW.bzxz.Net
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；
β——混凝土的表面放热系数。作用分类和作用效应组合
5.1作用分类及作用代表值
结构上的作用，可按作用髓时间的变异分为下列三类，5.1.1
(1）水久作用；
(2）可变作用；
永利水电鲁·练合战计
(3）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A采用。水工结构设计时，对不同作用应果用不同的代表值。永久作用和可变作用的代表值5.1.2
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调然作用的代表值以及作用的分项系5.1.3
数，均应按各章中的规定采用。5.2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5.2.1
态和正常使用极限状态分别进行作用效应组合，并果用各自最不利的组合进行设计。5.2.2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。5.2.3承载能力极限状态的基本组合应采用下列设计表达式：TS(YG,rQ.a)≤R(a)
(5. 2. 3-1)
S（·）——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1、1和级的结构或构件，可7
分别采用1.1、1.0、0. 9;
—-设计状况系数，
承载能力极限状态基本组合的结构系数；Ya
a———几何参数的标准值：
f——材料性能的标准值；
7。——材料性能的分项系数；
Gi——永久作用的标准值；
%6——永久作用的分项系数；
Q———可变作用的标准值；
Y——可变作用的分项系数。
承载能力极限状态的供然组合应采用下列设计表达式：YoS(GAa)≤(a)
(5.2.3-2)
式中A—偶然作用的代表值：
7a——承载能力极限状态偶然组合的结构系数。在偶然组合中，胃然作用的分项系数应采用1.0，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。DL50771997
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5.2.4
组合和长期效应组合，并可采用下列设计表达式(1）短期效应组合：
Ys(G,Q.fa)≤
(2）长期效应组合：
YoS(GrpQ,fha)≤%
式中c小、c—结构的功能限值，7a、Ya——正常使用极限状态短期组合、长期组合的结构系数；(5.2.4-1)
(5.2. 4-2)
P——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。6
建筑物自重及永久设备自重
建筑物自重
6.1.1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B中表B1采用。6.1.2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，当无试酸资料时，可采用23.5~24.0kN/m，或根据骨料重度、粒径按附录B中表B2采用，6.1.3土坝（含土填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B表B3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6.1.4采用。6.1.4
建筑物（结构）自盟的作用分项系数表6.1.4
建筑物（结构）英型
大体积混覆土站构、土石凯
普通水工滤覆土结构、金属结构地下工程旗景土社部
作用分项系数
1.05 (0. 95)
1.1 (0. 9)
注：1.括号内的数值在自量作用效应对结构有利时采用；2.大体积凝土结构系指做氧其重量抵抗慎覆、骨移的结构，如通凝土重力乳、厂房下部结构、双力式者土懂等，
3.除大体配混凝土结构以外的其地混醒土结构（如厂房上部结购、进水口的构架等）均作为普通水工混土结构。
水利水电悬·妹合设计
6.2永久设备自重
水久设备的自重标准值采用设备的铭牌重量。6.2.2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来用1.05，有利时应采用0.95，
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：7.1.1
计算点处的静水压强（kN/m\)；式中
H——计算点处的作用水头（m)，按计算水位与计算点之间的高差确定；(7.1.1)
水的重度（kN/m\），一般采用9.81kN/m，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，分别按持久设计状况、短暂设计状况和偶然设7.1.2
计状况下的计算水位确定相应的静水压力代表值。7.1.3
静水压力（包括外水压力）的作用分项系数应采用1.0，7.2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7.21
按下列规定确定：
(1）持久设计状况，上游采用水库的正常蓄水位（或防洪高水位），下谢采用可能出现的不利水位；
（2）偶然设计状况，上谢采用水库的校核洪水位，下游采用水库在该水位世洪时的水位：
（3）短暂设计状况，采用设计预定该建统物在检修期的上、下游水位。注：与地震作用组合时的静水压力代表值，其计算水位应按18.3的有关规定确定，7.2.2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接7.2.1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7. 2- 3
确定；
（1）持久设计状况，采用厂房的设计洪水位：（2）偶然设计状况，采用厂房的校核洪水位：（3）厂房在施工、机组检修等短暂设计状况下的计算水位，按SD335—89《水电站厂房设计规范》的有关规定确定。
DL5077-1997
7.2.4水工隧润、压力管道及调压室等建须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。7.3
水工闸门的静水压力
水工用门在各种设计状况下静水压力代表值的计算水位，应根据门的不同运用条件确定。
7.3.2设置在发电、供水、泄水和排沙等建筑物进水口（或泄水道内）的工作闸门或事故用门，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，应接7.2.1所规定的上游计算水位采用。对于溢洪道露顶式工作间门，可不考虑偶然设计状况，7.3.3设置在船闸上闸首的工作削门，持久设计况下静水压力代表值的计算水位应采用正常幕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。7.3.4设置在泄水道、骼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、下游检修吊门，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。
7.3.5导流底孔和其他临时性挡水建筑物的间门，应根据其临时档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
7.4.1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：（1）钢管起始断面的外水压力为aY-H，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，（2）起始断面作用水头H的计算水位宜采用正常著水位，折减系数。可根据铜管外围的防渗、排水及接触灌浆等情况采用1.0~0.5。7.4.2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，并考惠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，
7.4.3作用于混疑土衬翻有压隧测的外水压强标准值可按下式计算；paBY.H.
pa——作用于衬上的外水压强标准值（kN/m\)，式中
β—外水压力折减系数，按附录C采用；(7. 4. 3)
H.——作用水头（m），按设计采用的地下水位线与隧润中心线之间的高差确定，当无压隧洞和地下润室设置排水措施时，可根据排水效果和排水设施的可靠性对计7.4.4
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7.45对于有钢板衬翻的压力隧润，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：
水利水电卷·综合设计
（1）对于埋深较浅且未设排水指施的压力隧润，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；(2）当压力醒洞的项部或外侧设置排水润时，可在考患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，对排水润以上的外水压力作用水头作适当折减；（3）当钢衬外围设置排水管时，可根据排水措施的长期有效性，果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。8
般规定
8.1.1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，
8.1.2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。
8.1.3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
8.2.1岩基上各类混凝土坝坝底面的扬压力分布图形可技下列三种情况分别确定：（1）当坝基设有防渗雌幕和排水孔时，坝底面上游（坝霆》处的扬压力作用水头为H，排水孔中心线处为H：+a（H，一Hs)，下谢（坝耻）处为Hs，其间各段依次以直线连接[见图8.2.1 (a)、《b)、(c)、(d)];（2）当坝基设有防渗惟幕和上游主排水孔，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Hi，主、则排水孔中心线处分别为e,Hi、,Hs，下游处为Hs，其间各段依次以直线连接［见图8.2.1（e)]；（3）当填基未设防渗幕和上游排水孔时，坝底面上游处的扬压力作用水头为H，下游处为Hz，其间以直线连接［见图8.2.1(D]，上述情况中，掺透压力强度系数4、扬压力强度系数，及残余扬压力强度系数；可按表8.2.1采用。
8.2.2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8.2.2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；（1）实体重力坝、拱坝及空腹重力坝的实体部位采用0.2：
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