谈水利工程混凝土结构的优化设计.doc

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1、谈水利工程混凝土结构的优化设计摘要：伴随着社会经济的蓬勃发展，我国的水利工程建设数量和施工规模越来越庞大，混凝土结构在水利工程中的设计应用愈发常见。混凝土结构成本较低、整体性高的优势使其成为水利工程建设的中流砥柱，关系着水利工程建设的质量安全。但不可忽略的是，由于混凝土结构设计难度大，在水利工程建设过程中也显露出一些问题。因此，如何优化设计水利工程中的混凝土结构，成为水利工程建筑设计人员面临的重要课题。本文将从水利工程中应用混凝土结构的瓶颈问题入手，结合其应用的重要意义，提出水利工程中混凝土结构的优化设计方案，力争为新形势下的水利工程建设提供有益参考。关键词：水利工程；混凝土；结构设计；优化策

2、略引言：水利工程是通过修建堤坝、水闸、渡槽、溢洪道等水工建筑物，调控自然界的地表水和地下水资源，以防止洪涝干旱等自然灾害，满足社会生产生活的需要。由于水利工程规模大、工期长、技术难度高，所以在其建设中应用混凝土结构也就势在必行。混凝土是指以水泥为胶凝材料，以砂石为集料，与水等按比例混合搅拌形成的建筑工程复合材料。再以其作为承重材料，配以定量的钢筋、预应力筋等构件，则成为耐久耐火性好、整体灌注性高、广泛应用于大型工程建设中的混凝土结构。但我国混凝土结构应用于水利工程建设的时间较短、经验较少，尚未形成完善的优化设计方案。因此，探究水利工程中混凝土结构的优化设计，具有重要的理论和实践价值。一、水利工

3、程中混凝土结构设计存在的问题水利工程中的混凝土结构设计是一项高难度的复杂技术，并且由于水利工程施工地点的地形地势复杂，加之混凝土本身成分的复杂状况，导致混凝土结构的设计施工难度骤然加大。也正因如此，我国水利工程混凝土结构的整体设计水平相较于发达国家而言，仍有较大差距，逐渐显露出根源于技术水平疲软的诸多问题。（一）混凝土材料配比不稳定混凝土并非是单一性质的材料，而是由水泥、砂、石等原料拌合胶凝而成。因此，材料配置比例的些许不同，就可能导致混凝土标号降低，在浇筑后则会使结构出现孔洞、气泡、麻面等不良现象，严重影响着混凝土结构的质量。例如，如果混凝土搅拌中砂石比例过高，则会因骨料集中而造成拌合物离折

4、、混凝土料干硬，一定程度上降低了混凝土结构的牢固度。（二）混凝土岔管设计不合理现代水利工程常在地下网道中采用“一洞多机”的布局方案，这就需要利用混凝土岔管设计来完成。但是岔管对混凝土结构设计施工的技术水平要求较高，并且目前没有形成完善的、具体的混凝土岔管设计指导细则。因此，工作人员难以掌握混凝土岔管结构设计的承压能力，在复杂的地形和计算影响下，常常出现设计不合理现象，为混凝土结构安全埋下隐患。（三）混凝土衬砌易出现渗漏我国水利工程建设中混凝土结构设计的突出问题之一，即是混凝土衬砌容易出现透漏，对渠道结构安全不利。总的来说，衬砌易渗漏是由于混凝土结构出现裂缝，主要由四方面原因所造成。一是模板的设

5、计布置存在偏差；二是通道的位置处理不到位，上方岩土层沉降对衬砌产生巨大压力形成裂缝；三则是混凝土原材料质量存在问题；四是在搅拌、运输以及浇筑过程中对混凝土疏于养护。（四）建筑的准备过程不精细混凝土结构设计过程存在的另一大问题，即是人员配合不力，建设前期准备不精细。这主要表现在两方面，一方面，工作人员在前期准备过程中没有对施工区域的地形地势、水文状况等进行细致考察，没有明确预计施工难度，不仅可能导致设计误差，还会延缓施工进程；另一方面，水利工程建设中的混凝土结构设计，有赖于设计人员、施工人员的通力配合。但是混凝土结构设计人员与具体施工人员之间没有形成及时、高效的沟通机制，容易造成设计与施工的脱节

6、。二、水利工程中混凝土结构设计的重要意义近年来，随着三峡大坝、南水北调等国家重要水利工程的建设完工，水利工程建设中的混凝土设计吸引着社会的广泛关注，显现出其独特的重要意义。（一）提高工程质量水利工程利及千秋万代，其工程质量至关重要。混凝土的粘聚性使混凝土结构的密度增大，结构性质趋于稳定；同时，混凝土抵抗重压、抻拉、弯剪等作用力的能力较强，不易变形，能够确保水利工程结构的稳定性。此外，混凝土结构相较于其他土木结构来讲，还有良好的耐久性和耐火性，可以抵御较长时间的外力侵蚀。因此，混凝土结构能够有效提高水利工程建设质量。（二）降低施工难度水利工程体量复杂且庞大，而且大多修建在地势起伏大、地形复杂的山

7、区，普遍来讲施工难度较大。但混凝土结构设计的引入，则可有效改善这一状况。一方面，混凝土的可塑性极强，可以根据预先设定好的模型进行浇灌，从而弥补其他结构技术的精密性误差。另一方面，混凝土结构属于一次浇灌成型，操作简单快捷，极大降低了水利工程的施工难度。（三）便于保养维护延长水利工程的使用寿命必须依赖于健全的保养维护举措。传统的水利工程结构普遍难以进行保养维护，而混凝土结构则不然。例如，通过对混凝土结构进行定期清洁，可清晰发现结构表面的磨损、裂缝，即可进行及时修补，从而有效防止缺陷继续延展。便于保养维护的优势，使混凝土结构设计有力保障着水利工程使用安全。三、水利工程中混凝土结构的优化设计方案自古至

8、今，我国的水利工程建设方法和技术一直处于不断地改进更新过程中，持续推动着水利工程事业的发展。随着时代进步和科技水平的提升，水利工程建设对混凝土结构设计的质量、安全、性能等提出了更高标准要求，因而混凝土结构应当加大优化设计力度，努力形成优质高效的混凝土结构设计方案。（一）科学合理配比混凝土原料在混凝土结构优化设计过程中，保证混凝土原料的科学合理配比是首要策略，不仅可以减少混凝土结构的麻面、孔洞等缺陷，还对控制裂缝、衬砌防渗等有明显的帮助作用。具体而言，细度模数在2.0-3.0之间的砂应当是水利工程中混凝土结构设计的首选材料，继而将单层混凝土铺设厚度控制在30-50厘米范围内，分层摊铺、捣振均匀，

9、同时钢筋架构要校准位置、精确焊接，才可为混凝土结构设计的安全性和稳定性保驾护航。（二）优化设计混凝土裂缝控制水利工程的裂缝控制是混凝土结构优化设计的重要方面。要实现对结构裂缝控制的优化设计，设计人员一方面要结合工程运行环境、水文压力、地势压力等要素，综合考量混凝土结构的极限承载力，从而选用与之相匹配标号的钢筋和混凝土；另一方面，现代水利工程在弯拉构件方面的裂缝控制，要选择恰当的杆件，严格控制混凝土的裂缝宽度。（三）优化设计混凝土围岩稳定水利工程中混凝土结构的优化设计，要着力研究围岩的水压承载能力。因为只有围岩的水压承载能力强，才能够选用不衬砌或非限裂混凝土衬砌的方案，对降低工程成本、提高工程质

10、量意义重大。因此，设计人员要根据平缓或陡坡地表面的相关准则，优先衡量围岩结构的最小覆盖厚度，并通过精测的测量和计算确定混凝土围岩稳定系数。（四）优化设计混凝土衬砌防渗混凝土结构设计中的衬砌类型非常多，主要可分为裂衬砌与非裂衬砌两大类。技术人员首先要根据围岩稳定程度选择科学合理的衬砌方案，而后对衬砌与围岩的承载力进行联合模拟。同时对钢筋混凝土进行支护、对岔管进行布局，预估渗透、裂缝等问题的出现概率，从而做出相当的技术设计调整，以致力于降低混凝土衬砌渗漏的出现几率。四、总结总而言之，混凝土结构在水利工程建设领域发挥着愈来愈重要的作用，其设计应当得到不断优化。水利工程建设中混凝土结构的优化设计，须以

11、当前所暴露出的问题为着力点，以混凝土合理配比为前提，从裂缝控制、围岩稳定以及衬砌防渗等方面进行全面优化，从而致力于实现水利工程建设的高质量、高效益，为推动水利工程发展奠定坚实的技术根基。参考文献：1张志刚,邓钦.水利工程中混凝土结构的优化设计J.珠江水运,2015,(01).2刘荣钊.水利工程中优化加强混凝土结构的相关策略设计J.黑龙江水利科技,2014,(07).3张国新,朱伯芳,杨波,朱银邦.水工混凝土结构研究的回顾与展望J.中国水利水电科学研究院学报,2008,(04).4李向东.水利施工中混凝土裂缝的防治技术探析J.治淮,2013,(10).5马志敏.水利工程冬季防止混凝土渗透新技术研究J.赤子(中旬),2014,(04):1-2.7