水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題探討

李磊

摘 要：對(duì)水利設(shè)施設(shè)備進(jìn)行保護(hù)并容納是水工建設(shè)的主要作用，水工建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是確保其安全可靠的重要因素。通過(guò)對(duì)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)進(jìn)行深刻的探討和分析，選取適合的水工建筑原料，著重設(shè)計(jì)裂縫和止水閥，為了充分了解其工作狀態(tài)，要對(duì)水工建筑完工后進(jìn)行有效監(jiān)控，提出相關(guān)的建議并加以解決，以供人們參考。

關(guān)鍵詞：水工建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；關(guān)鍵問(wèn)題；探討

中圖分類(lèi)號(hào)：TV331 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

容納和保護(hù)水利設(shè)施設(shè)備是水工建筑的主要作用，利用水利工程師或土木工程師來(lái)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所以，對(duì)于水工建筑物結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，其具有穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。但是從目前來(lái)看，雖然水利工程有整體上升的趨勢(shì)，但是也面臨著各種各樣的問(wèn)題。在個(gè)別結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還有很多不足，例如，不能夠普遍適用且不耐用，這在一定程度上影響著生產(chǎn)和生活，因此，應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制進(jìn)行提高，確保水利能夠更好地發(fā)展的同時(shí)還能夠滿(mǎn)足人們生活的需求。通過(guò)分析水利建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，找到存在的問(wèn)題并加以解決。

1 水木建筑材料

混凝土是水木建筑的主要材料，而碎石、砂、水泥和外加劑等是混凝土結(jié)構(gòu)的主要原材料。為了能夠保證水工混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，就應(yīng)該在采用合適的混凝土原材料之前，嚴(yán)格檢查水工混凝土的結(jié)構(gòu)，想要選用其原材料，一定要讓全部技術(shù)性能指標(biāo)都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；碎石骨料的有害物質(zhì)一旦超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，水泥的化學(xué)反應(yīng)就會(huì)受到影響，混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度就會(huì)降低，骨料和水泥膠體的黏結(jié)就會(huì)削弱；將早強(qiáng)劑、緩凝劑和粉煤灰進(jìn)行合理的投入，可以對(duì)混凝土的流動(dòng)性進(jìn)行改良，在一定程度上能夠減少水化熱。當(dāng)混凝土進(jìn)行攪拌施工時(shí)，質(zhì)量控制管理人員需要按照現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的結(jié)果實(shí)時(shí)對(duì)原材料的調(diào)配進(jìn)行完善。例如，在現(xiàn)場(chǎng)想要確定砂子的含水率時(shí)，就可以利用干炒的方式，按照現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的含水率實(shí)時(shí)調(diào)動(dòng)混凝土配比中的實(shí)際用水量及集料調(diào)配比例。

2 水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根基

2.1 對(duì)水工混凝土的結(jié)構(gòu)極限進(jìn)行確定

承載能力和正常使用是極限的兩種狀態(tài)。對(duì)于承載力狀態(tài)來(lái)說(shuō)，它的標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度要大于極限承載的破壞能力，或者由于嚴(yán)重變形而不能夠再承載，其設(shè)計(jì)依據(jù)是在水工重力壩擋水的結(jié)構(gòu)中受壓破壞的極限承載力，最大拉應(yīng)力要在小于規(guī)定的某一個(gè)比較低的應(yīng)力限值內(nèi)。所以，對(duì)于類(lèi)似的水工結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，為了防止產(chǎn)生裂縫，要增加設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)力約束極限狀態(tài)，對(duì)其混凝土的不連續(xù)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 對(duì)裂縫進(jìn)行控制

對(duì)裂縫進(jìn)行控制是水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。因?yàn)樗こ讨械拇蠖鄶?shù)結(jié)構(gòu)都是遭到裂縫寬度來(lái)控制的，和承載力沒(méi)有關(guān)系，因此，為了防止產(chǎn)生裂縫，應(yīng)該選取最佳的解決方法。由于耐久性對(duì)不同寬度的裂縫有不一樣的要求，所以要通過(guò)綜合考慮所處環(huán)境、荷載本質(zhì)、水壓力變化和結(jié)構(gòu)使用的年限來(lái)將其辨別，對(duì)允許裂縫的寬度進(jìn)行判定。從理論上來(lái)看，正常使用的耐久性指標(biāo)會(huì)隨著安全等級(jí)結(jié)構(gòu)的不同而變化。當(dāng)前，裂縫控制只對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的彎拉構(gòu)件有效，但是，大部分的水工建設(shè)結(jié)構(gòu)都是不標(biāo)準(zhǔn)的杠桿系統(tǒng)，對(duì)于水工混凝土裂縫控制來(lái)說(shuō)，怎樣控制裂縫寬度是需要解決的問(wèn)題。評(píng)估并計(jì)算鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂性，把斷面的作用力變形造成的裂紋而出現(xiàn)的開(kāi)度作為其制定設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，并在其過(guò)程中要考慮到混凝土與鋼筋在實(shí)際操作中的極限狀態(tài)。

3 對(duì)水閘設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行分析

水閘工程設(shè)計(jì)影響著水工建筑的排水和止水。對(duì)于水利工程來(lái)說(shuō)，水閘被廣泛適用其中。想要延長(zhǎng)建筑物的使用年限，必須做好水閘的排水和止水工程。所以，我們通過(guò)分析水閘工程的消力池排水孔、翼墻排水孔以及止水伸縮縫，找出問(wèn)題并加以解決。

3.1 消力池排水孔

水閘排水問(wèn)題有很多，消力池的底板排水是其一，想要減少護(hù)坦下面的滲透壓力，就應(yīng)該把垂直排水孔安放在水平護(hù)坦的后半部分，并在孔的下面架設(shè)濾層。水流在出閘之后，利用平穩(wěn)整流和陡坡斷流，最終流向消力池水平的底部，與此同時(shí)，收縮水深會(huì)在陡坡段末尾與底板水平地方的交界處產(chǎn)生，因?yàn)榇颂幍膭?dòng)能和流速水頭都比較大，壓強(qiáng)水頭比較小。一旦在此處安裝垂直排水孔，利用流速高和壓強(qiáng)低或者是垂直排水孔下的細(xì)粒構(gòu)造在底部大壓力的影響下，非常容易從孔中吸出去，隨著時(shí)間的流逝就會(huì)將底板挖空。所以，在消力池底部的末尾安裝垂直排水孔，有利于將底板中的水量通過(guò)消力池的垂直排水孔流出，這在一定程度上降低了消力池底板滲透壓力的影響。

3.2 翼墻排水孔

為了能排出滲水，可以將排水孔安裝在單向水頭水閘下游翼墻和護(hù)坡中，在擋土墻一端的孔口下安裝反濾層。與此同時(shí)，應(yīng)該在進(jìn)口翼墻處安裝水孔，加大滲水的口徑，促使上流的水流能夠徑直從孔中滲透到墻后，這在一定程度上減少了翼墻防滲，降低了抗沖強(qiáng)度。如果想要繞滲垂直流入到插入河岸墻后，就應(yīng)該縮小滲透口徑，加大其滲流。

3.3 止水伸縮縫

在設(shè)置多空閘的閘室底板時(shí)，應(yīng)該順著垂直水流的方向來(lái)對(duì)其進(jìn)行分段，同時(shí)在水流方向設(shè)置永久縫，這樣有利于防止混凝土干縮、地基沉淀不均和由于溫度而產(chǎn)生的裂縫等。在水利建筑水閘的過(guò)程中，止水伸縮縫會(huì)由于各種原因出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，這主要是由于施工導(dǎo)致。在施工時(shí)，止水片的水泥渣和油漬沒(méi)有清理干凈，導(dǎo)致和混凝土不能很好地連接而引起的滲漏。因此，要在模板安全之前設(shè)置脫模機(jī)，同時(shí)在倉(cāng)外操作，還要按照標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)購(gòu)買(mǎi)止水材料，除此之外，在金屬片接縫焊接時(shí)，應(yīng)該選用和母材相似的材料。對(duì)于在止水片處混凝土澆筑由于不緊密而導(dǎo)致滲漏的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，必須認(rèn)真振搗止水處混凝土，要求振搗工人具有嫻熟的技術(shù)，欠振和爛振都不可以，另外，為了確保振搗細(xì)密，混凝土應(yīng)該有很好的和易性。對(duì)于止水伸縮滲漏問(wèn)題，應(yīng)該積極預(yù)防，按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，這在一定程度上確保了水閘設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求。

4 安全監(jiān)控

在水工建筑中有經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高、影響力比較大的工程，對(duì)其應(yīng)該在施工后進(jìn)行相應(yīng)的安全監(jiān)控。如果水工建筑在使用過(guò)程中出現(xiàn)損壞，一般都會(huì)有預(yù)兆，在日常中，及時(shí)監(jiān)測(cè)水工建筑的每個(gè)方面，不停分析并計(jì)算監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這樣有利于更精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)其工作狀況，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能夠快速地進(jìn)行解決，與此同時(shí)，數(shù)據(jù)的積累程度影響著今后的工作進(jìn)展。水工建筑物的監(jiān)控內(nèi)容可以分為3個(gè)方面：一是對(duì)原型進(jìn)行觀察檢測(cè)；二是對(duì)監(jiān)控進(jìn)行分析；三是評(píng)估建筑物的工作狀態(tài)。利用在監(jiān)測(cè)儀器上獲取的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行管理分析，這對(duì)水工建筑物的工作狀況進(jìn)行評(píng)估和預(yù)警有很好的促進(jìn)作用。

結(jié)語(yǔ)

在水利工程生產(chǎn)和人們的日常生活中，水工建筑被普遍的運(yùn)用，對(duì)水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)化是非常重要的。由于水工建筑具有特殊性，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從多方面著手，將其安全性、耐久性以及適用性進(jìn)行提升，同時(shí)還要選取合適的混凝土材料，對(duì)裂縫設(shè)計(jì)和止水閘設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)化，監(jiān)測(cè)大型水工建筑物，確保其安全的同時(shí)評(píng)估其工作狀況。

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