一、主要荷载
根据《水工建筑物荷载设计规范》(DL 5077—1997)(环球网校一级建造师考试水利水电水工建筑物主要设计方法相关考点)，水工建筑物的荷载按作用随时间的变异性，可分为永久作用荷载、可变作用荷载和偶然作用荷载。
1.永久作用荷载：包括结构自重和永久设各自重、土压力、淤沙压力、地应力、围岩压力、预应力。
2.可变作用荷载：包括静水压力、扬压力、动水压力、水锤压力、浪压力、外水压力、风荷载、雪荷载、冰压力、冻胀力、温度荷载、土壤孔隙水压力、灌浆压力等。
3.偶然作用荷载：包括地震作用、校核洪水位时的静水压力、扬压力、浪压力及水重等。
水工建筑物设计时，首先要计算建筑物上所承受的荷载，然后再进行荷载组合，以及进行抗滑稳定分析、应力分析、渗流计算、沉降计算、应力应变计算和抗震设计等。
二、抗滑稳定分析
在各种荷载组合情况下，水工建筑物都应保持其稳定。稳定分析是水工建筑物设计的一项重要内容。目前水工建筑物的稳定分析采用整体宏观的半经验法。
例如，一般重力坝失稳发生在坝底与基岩的接触面，因为此处受库水压力最大，坝底混凝土与岩基不易完全接触好，或者混凝土凝固收缩和温度收缩时，接触面产生局部的微小裂缝。在设计中，通常校核重力坝沿坝基面的抗滑稳定;如果岩基内有软弱夹层，则要核算沿软弱夹层的抗滑稳定;对处于岸坡的坝段，当地形、地质条件不利于坝的稳定时，也要对在三向荷载作用下的稳定问题进行研究。
三、应力分析
强度和稳定性是表示建筑物安全的两个重要方面。强度问题的研究，通常包括对内力、应力、变形、位移和裂缝的研究。当应力不超过材料的强度，变形和位移不超过建筑物正常工作状态的允许值，以及在混凝土内不出现裂缝或限制裂缝在允许范围以内时，就认为建筑物处于正常运行状态。因此，应力分析是校核强度和稳定的前提。
重力坝应力分析的方法可归纳为理论计算和模型试验两大类。目前常用的模型试验方法有偏光弹性试验、激光全息试验和脆性材料试验。对于中、小型工程，一般可只进行理论计算，而对于十分重要的工程或在情况比较复杂时才进行模型试验。理论计算方法主要有材料力学法、有限元法。材料力学方法比较常用，用于中、低坝且地质条件较简单时;对于高坝尤其是当地质条件复杂时，除用材料力学法计算外，宜同时进行模型试验或采用有限元法进行计算。
设计的坝体断面需满足规定的应力条件。在基本荷载组合下，重力坝坝基面的最大垂直正应力应小于坝基容许压应力，最小垂直正应力应大于零;在地震情况下，坝基容许出现不大的拉应力。对于坝体应力，在基本荷载组合下，下游面最大主压应力不大于混凝土允许压应力;上游面的最小主压应力应大于零。
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