水利工程中混凝土结构的优化设计探析

水利工程中混凝土结构的优化设计探析

发表时间：2019-07-01T15:30:55.617Z 来源：《基层建设》2019年第10期作者：孟祥楠张润泽

[导读] 摘要：水利工程是关系到国计民生的基础工程，其结构的稳定性直接关系到工程的质量，随着设计工艺的不断提升，我国水利工程在结构方面的稳定行得到了提升。

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摘要：水利工程是关系到国计民生的基础工程，其结构的稳定性直接关系到工程的质量，随着设计工艺的不断提升，我国水利工程在结构方面的稳定行得到了提升。对于比较大型的水利工程而言，在进行混凝土施工具有很强的工作难度，所以需要在工作要对其进行不断的优化。本文对混凝土结构设计中存在的主要问题进行了分析，并结合实践提出了相应优化措施，希望能够提升水利工程中混凝土结构的稳定性，保证水利工程的质量。

关键词：水利工程；混凝土结构；稳定性；优化设计

当前我国水利工程数量和规模不断扩大，工程结构中主要以混凝土结构为主，虽然混凝土结构设计工艺有了很大的提升，但是在实践中依然存在一些问题制约了我国水利工程的发展，也影响了工程的质量。为了更好地保证混凝土结构的稳定性，对其结构设计进行优化十分必要。

1水利工程混凝土结构的主要概念

1.1水利工程的内容和结构要求

水利工程主要是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。水利工程建筑的整体规模非常大，而且工期很长，在实际修建过程中，往往会有大量问题出现。单从近些年应用率相对较高的混凝土结构而言，其对促进水利工程的稳定性方面提供了诸多帮助。但是，其结构设计方面仍然属于一类具有很高技术性的工作，往往很难对其进行合理把握，很容易会有大量问题出现。

1.2混凝土结构的主要特点

在水利工程建筑之中，混凝土的结构尺寸相对偏大，整体跨度较小，和其他建筑物的混凝土结构设计需要的配筋率相比，实际取值非常小，但是数量比较大。大体积的水工混凝土结构水泥水化热比较大，当外部的温度产生一定变化之后，很容易导致其产生裂缝，所以在设计的时候，需要额外配置一些温度钢筋。部分混凝土的结构需要全部浸入水里面，或者冻融，因此其耐久性相对较差。目前，我国的水利工程建筑仍然存在大量很难进行计算的因素，使得其结构设计缺乏合理性，对工程本身的质量带来诸多影响。

1.3混凝土结构的具体应用

伴随经济水平的提升，钢筋混凝土的应用率越来越高，最具代表性的便是长江三峡水利枢纽工程和南水北调工程。而伴随技术的发展，施工的难度也在不断上升，混凝土内部结构设计有大量需要优化以及提升的地方，尤其是在一些地形相对较为复杂的地区，混凝土本身的稳定性很容易受到影响，导致开裂问题产生，从而影响施工建筑本身的质量。基于这一情况，设计人员理应对其结构方面展开优化设计，进而保证工程本身的质量。

2水利工程混凝土结构设计的意义

水利工程通过修建堤坝、水闸、渡槽等水工建筑对水资源进行调控，通过这些水工建筑的兴建来预防或控制洪涝灾害和干旱灾害，满足社会生产和人民生活的需要。水利工程的规模比较大。工期比较长、施工技术难度比较高，一般来说在水利工程中需要应用混凝土结构。混凝土是指砂石、水泥、水按照一定比例进行混合配比，并以水泥为胶凝材料的建筑工程复合材料。混凝土与一定量的钢筋等构件进行配合使用，可以作为承重材料使用到各种建设工程项目中。由于混凝土结构具有良好的耐火性、耐久性、整体性，因此在大型建设工程项目中应用非常广泛，但混凝土结构在我国的水利工程项目中的应用时间比较短，应用经验比较少，尚有很多不足，因此研究如何对水利工程中的混凝土结构进行优化设计，对我国水利工程建设具有非常重要的理论意义和实践价值。

3水利工程中，优化混凝土结构的有效策略

3.1优化围岩结构

对水利工程而言，针对混凝土结构开展的优化设计工作，应当将围岩水压承载力列为研究重点，这主要是因为对非裂混凝土的衬砌或不衬砌方案进行应用的前提，是围岩具有良好的水压承载力，而上述两种衬砌方案与传统方案相比，不仅可以降低工程成本，还能够提高工程质量。正是因为如此，在对混凝土结构进行优化设计的过程中，工作人员应以陡坡/平缓地表面对应的准则为依据，对围岩结构覆盖厚度的最小值进行衡量，再通过测量和计算的方式，对围岩的稳定系数加以确定。

3.2优化衬砌设计

虽然适用于混凝土结构的衬砌类型较多，但可将其归纳为两类，分别是列衬砌和非裂衬砌。工作人员应当以围岩的稳定程度为依据，完成衬砌方案的选择工作，并保证所选择方案符合水利工程的特点与需求；再对围岩和衬砌的承载能力进行模拟，同时完成支护钢筋混凝土、岔管布局等工作，结合实际情况，对出现裂缝、渗漏或其他问题的几率加以预估，通过调整技术设计的方式，从根本上降低乃至避免混凝土衬砌出现渗漏的可能。

3.3保证混凝土配合比的合理性

对水利工程而言，保证作为结构设计原料的混凝土配比的合理性，是很有必要的。正常情况下，包括砂灰在内的原料，在细度或其他方面都存在着相应的规定，因此，选材时，工作人员必须对相关规范或要求进行严格遵守。另外，所铺设混凝土的单层厚度，一般来说应当处于30~50cm这一范围，在分层铺设的过程中，施工人员需要将混凝土完全捣碎，再对提前预留的钢筋架洞口进行校正与焊接，这样做不仅能够提高所设计混凝土结构的安全性，还能够为施工质量提供保障。

3.4温差导致混凝土出现裂缝的有效防治

混凝土内部温度上升较易形成温差，而导致混凝土内部温度上升的原因，主要是水泥发热，因此，工作人员在对工程所需水泥进行采购时，应当将发热量作为衡量标准之一，通过降低水泥发热量的方式，降低由于温差导致混凝土出现裂缝的几率；如果施工季节的平均温度较高，施工人员应通过降温处理的方式，避免混凝土水分的大量蒸发，温差自然也会缩小；如果施工季节的平均温度较低，施工人员应通过保暖和通风的方式，缩小混凝土内部与外部的温差；混凝土的浇筑过程，需要重点关注烧筑时间，通过添加冰块/冰水的方式，降低烧筑温度、控制温差；减小混凝土浇筑厚度，通过扩大散热面积的方式，加快散热速度；在混凝土内部加入水管，一旦出现温度升高的情