水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計研究

許克譯

【摘要】近年來，水利工程建筑設(shè)計人員面臨的重要課題就是如何優(yōu)化設(shè)計水利工程中的混凝土結(jié)構(gòu)。本文就從水利工程中應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)的瓶頸問題開始探究，從而對其應(yīng)用的重要意義進(jìn)行了介紹，繼而提出水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方案，希望能為新形勢下的水利工程建設(shè)提供有益參考。

【關(guān)鍵詞】水利工程；混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化策略

引文

水利工程中的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計這項技術(shù)比較高難度，并且因為水利工程施工地點(diǎn)的地形地勢復(fù)雜，加之混凝土本身成分的復(fù)雜狀況，使得混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工難度驟然加大。我國水利工程混凝土結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計水平相較于發(fā)達(dá)國家而言仍有較大差距正因如此，并且根源于技術(shù)水平疲軟的諸多問題逐漸顯露出。

1、水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

1.1 混凝土材料配比不穩(wěn)定

混凝土是由水泥、砂、石等原料拌合膠凝而成，并非是單一性質(zhì)的材料。因此，材料配置比例的些許不同，就可能降低混凝土標(biāo)號，在澆筑后則會使結(jié)構(gòu)有孔洞、氣泡、麻面等不良現(xiàn)象出現(xiàn)，嚴(yán)重對混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量造成影響。例如，如果混凝土攪拌中砂石比例過高，則會因骨料集中而造成拌合物離折、混凝土料干硬，一定程度上降低了混凝土結(jié)構(gòu)的牢固度。

1.2 混凝土岔管設(shè)計不合理

現(xiàn)代在地下網(wǎng)道中水利工程常對“一洞多機(jī)”的布局方案采用，這就需要對混凝土岔管設(shè)計進(jìn)行利用來完成任務(wù)。但是對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計施工的技術(shù)水平來說，岔管有著較高的要求，并且目前完善的、具體的混凝土岔管設(shè)計指導(dǎo)細(xì)則沒有形成。因此，工作人員對混凝土岔管結(jié)構(gòu)設(shè)計的承壓能力難以掌握，在復(fù)雜的地形和計算影響下，有設(shè)計不合理現(xiàn)象常常出現(xiàn)，從而為混凝土結(jié)構(gòu)安全埋下隱患。

1.3 混凝土襯砌易出現(xiàn)滲漏

混凝土襯砌容易出現(xiàn)透漏是我國水利工程建設(shè)中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中較為突出的問題之一，這對渠道結(jié)構(gòu)的安全來說非常不利?？偟膩碚f，由于混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致襯砌易滲漏，主要由四方面原因所造成。一是模板的設(shè)計布置有偏差存在；二是通道的位置處理不到位，形成裂縫是因為上方巖土層沉降對襯砌產(chǎn)生巨大壓力；三則是混凝土原材料質(zhì)量有問題存在；四是在攪拌、運(yùn)輸以及澆筑過程中對混凝土疏于養(yǎng)護(hù)。

2、水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要意義

2.1 提高工程質(zhì)量

因為水利工程利及千秋萬代，所以其工程質(zhì)量非常重要?；炷两Y(jié)構(gòu)的密度隨著混凝土的粘聚性而增大，并且結(jié)構(gòu)性質(zhì)趨于穩(wěn)定；同時，混凝土有著較強(qiáng)的抵抗重壓、神拉、彎剪等作用力的能力，不易變形，能夠保證水利工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，混凝土結(jié)構(gòu)相較于其他土木結(jié)構(gòu)來講，其耐久性和耐火性較為良好，可以對較長時間的外力侵蝕所抵御。因此，混凝土結(jié)構(gòu)能夠有效提高水利工程建設(shè)質(zhì)量。

2.2 施工難度降低

水利工程體量復(fù)雜且龐大，而且大多在地勢起伏大、地形復(fù)雜的山區(qū)修建，普遍來講有較大的施工難度。但引入混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，則可使這一狀況有效改善。一方面，混凝土有極強(qiáng)的可塑性，澆灌時可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的模型，從而對其他結(jié)構(gòu)技術(shù)的精密性誤差所彌補(bǔ)。另一方面，混凝土結(jié)構(gòu)屬于一次澆灌成型，操作簡單快捷，使水利工程的施工難度極大降低。

2.3 便于保養(yǎng)維護(hù)

延長水利工程的使用壽命必須對健全的保養(yǎng)維護(hù)舉措所依賴。傳統(tǒng)的水利工程結(jié)構(gòu)普遍很難進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，而混凝土結(jié)構(gòu)則不然。例如，通過定期清潔混凝土結(jié)構(gòu)，可對結(jié)構(gòu)表面的磨損、裂縫清晰發(fā)現(xiàn)，即可進(jìn)行及時修補(bǔ)，從而使缺陷有效防止繼續(xù)延展。便于保養(yǎng)維護(hù)的優(yōu)勢，使混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計有力保障著水利工程使用安全。

3、水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方案

3.1 科學(xué)合理配比混凝土原料

在混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，其首要策略就是使混凝土原料的科學(xué)合理配比得以保證，不僅可以使混凝土結(jié)構(gòu)的麻面、孔洞等缺陷減少，而且還明顯的幫助控制裂縫、襯砌防滲等作用。具體而言，水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的首選材料就是細(xì)度模數(shù)在20一3刀之間的砂應(yīng)，繼而將單層混凝土鋪設(shè)厚度在30一50厘米范圍內(nèi)進(jìn)行控制，分層攤鋪、搗振均勻，同時鋼筋架構(gòu)要校準(zhǔn)位置、精確焊接，才可為混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和穩(wěn)定性保駕護(hù)航。

3.2 優(yōu)化設(shè)計混凝土裂縫控制

混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要方面就是水利工程的裂縫控制。要對結(jié)構(gòu)裂縫控制的優(yōu)化設(shè)計得以實現(xiàn)，設(shè)計人員一方面要對工程運(yùn)行環(huán)境、水文壓力、地勢壓力等要素進(jìn)行結(jié)合，從而對混凝土結(jié)構(gòu)的極限承載力綜合考量，從而對與之相匹配標(biāo)號的鋼筋和混凝土選用；另一方面，現(xiàn)代水利工程在彎拉構(gòu)件方面的裂縫控制，要對恰當(dāng)?shù)臈U件選擇，對混凝土的裂縫寬度嚴(yán)格控制。

3.3 優(yōu)化設(shè)計混凝土圍巖穩(wěn)定

優(yōu)化設(shè)計水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)，要對圍巖的水壓承載能力著力研究。因為只有圍巖的水壓承載能力強(qiáng)，才能夠?qū)Σ灰r砌或非限裂混凝土襯砌的方案選用，對工程成本降低、工程質(zhì)量提高來說意義重大。因此，設(shè)計人員要根據(jù)平緩或陡坡地表面的相關(guān)準(zhǔn)則，對圍巖結(jié)構(gòu)的最小覆蓋厚度優(yōu)先衡量，并通過精測的測量和計算確定混凝土圍巖穩(wěn)定系數(shù)。

3.4 優(yōu)化設(shè)計混凝土襯砌防滲

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中有非常多的襯砌類型，主要可分為裂襯砌與非裂襯砌兩大類。技術(shù)人員選擇科學(xué)合理的襯砌方案首先要根據(jù)圍巖穩(wěn)定程度，而后對襯砌與圍巖的承載力進(jìn)行聯(lián)合模擬。同時對鋼筋混凝土進(jìn)行支護(hù)、對岔管進(jìn)行布局，對滲透、裂縫等問題的出現(xiàn)概率預(yù)估，從而做出相當(dāng)?shù)募夹g(shù)設(shè)計調(diào)整，以致力于使混凝土襯砌滲漏的出現(xiàn)幾率降低。

4、總結(jié)

總而言之，在水利工程建設(shè)領(lǐng)域混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)揮的作用愈來愈重要，其設(shè)計應(yīng)當(dāng)?shù)玫讲粩鄡?yōu)化。而優(yōu)化設(shè)計水利工程建設(shè)中混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)以當(dāng)前所暴露出的問題為著力點(diǎn)，以混凝土合理配比為前提，全面優(yōu)化裂縫控制、圍巖穩(wěn)定以及襯砌防滲等方面，從而致力于水利工程建設(shè)的高質(zhì)量、高效益實現(xiàn)，為推動水利工程發(fā)展奠定堅實的技術(shù)根基。

參考文獻(xiàn)：

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