水利工程中混凝土結(jié)構的優(yōu)化設計方法研究

張麗杰

摘 要： 混凝土結(jié)構是水利工程主要的結(jié)構，但在設計方面還存在一定的問題，影響到水利工程的使用壽命。因此，在設計環(huán)節(jié)，設計人員必須重視混凝土結(jié)構的優(yōu)化設計。本文就對水利工程中混凝土結(jié)構的優(yōu)化設計方法進行了探討，僅供參考。

關鍵詞： 水利工程;混凝土結(jié)構;優(yōu)化設計方法

【中圖分類號】TV33 【文獻標識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.061

前言：水利工程是一項關系到國計民生的工程，其建設簡單來講就是建設相應的水工建筑物，如水閘、渡槽以及溢洪道等，通過這些水工設施的相互配合與作用，實現(xiàn)對地表水資源的控制和調(diào)度，以有效解決洪澇干旱等災害現(xiàn)象。因此，水利工程的結(jié)構設計工作十分重要。隨著時代的發(fā)展，我國的水利工程規(guī)模越來越大，對建設的工期、工程施工質(zhì)量以及使用年限都有著越來越嚴格的要求。為了滿足要求，作為水利工程中影響工程質(zhì)量和進度的混凝土，就必須考慮其結(jié)構的耐用性和持久性，確保其設計的合理性，避免混凝土的材料配比不合理，導致混凝土結(jié)構容易出現(xiàn)孔洞、麻面等質(zhì)量問題;或者是結(jié)構設計不合理，導致水熱化或應力過于集中而出現(xiàn)結(jié)構裂縫的現(xiàn)象。

1 科學進行混凝土的原料配置設計

在水利工程施工建設中，為了確保混凝土結(jié)構的質(zhì)量符合設計施工要求，首先必須科學進行混凝土的原料配置設計，只有科學進行混凝土的原料配置設計，才能有效減少施工中出現(xiàn)氣泡（見圖1）、孔洞以及麻面等質(zhì)量問題，從而減少后期調(diào)整維護的操作，節(jié)省成本投入。

針對混凝土結(jié)構氣泡問題，設計人員可以選擇細度模數(shù)在2.0～3.0范圍之內(nèi)的天然砂或人工砂，然后根據(jù)混凝土的配合比進行劑量控制，并酌情添加一定量的外加劑，以促進混凝土攤鋪及振搗等操作的順利展開。

因此，在混凝土攪拌環(huán)節(jié)，工作人員必須保證攪拌的均勻性達到相應的標準，以保證混凝土保持良好的和易性。

2 控制混凝土結(jié)構裂縫的出現(xiàn)

在水利工程混凝土結(jié)構施工設計方案中，裂縫是一種比較常見的問題，因此，在設計優(yōu)化時，設計人員必須重點關注這一方面的內(nèi)容，采取科學、有效的防治措施，控制混凝土結(jié)構裂縫產(chǎn)生的部位及數(shù)量。在具體操作中，首先，設計人員需要在混凝土結(jié)構設計中科學計算混凝土的承載力，以有效避免裂縫的出現(xiàn)。如果裂縫的出現(xiàn)無法避免，也必須采取有效的措施，讓裂縫的位置及數(shù)量保持在可控的范圍內(nèi)。一般情況下，設計人員可以根據(jù)水利工程施工現(xiàn)場的基礎環(huán)境，對荷載性質(zhì)以及水壓力變化等因素進行科學操控，同時，對鋼筋及混凝土的極限承受力進行準確測定。在當前的水利工程施工建設中，水工建筑中一些非常規(guī)的桿件，如彎拉構件，對裂縫的要求十分嚴格，要想有效控制比較棘手，這對這樣的構件，可以依據(jù)次構件的斷面作用力變化指數(shù)，合理設置裂紋的開度標準，讓裂縫尺度的控制變得更為專業(yè)和科學，從而保證產(chǎn)生的裂縫不會影響到工程項目主體結(jié)構的穩(wěn)定性，進而確保施工的質(zhì)量。

3 優(yōu)化圍巖結(jié)構的穩(wěn)定性設計

在水利工程中，圍巖結(jié)構也是混凝土結(jié)構重要的組成部分，對圍巖結(jié)構的布局深度及襯砌方式直接影響到混凝土結(jié)構的優(yōu)劣。因此，要想優(yōu)化水利工程中混凝土的結(jié)構，首先可以從優(yōu)化圍巖結(jié)構的布局深度這個方面來進行。首先，針對圍巖結(jié)構的布局深度的優(yōu)化，設計人員要科學估算圍巖承擔的水壓力能力指標，盡量保證水壓力指標不超出圍巖結(jié)構的承受范圍。其次，在測量并確定圍巖結(jié)構最小厚度時，設計人員應根據(jù)平緩地表面與陡坡表面上臺準則進行科學測量并確定，以此保證圍巖結(jié)構的承載力，這樣就可以為后續(xù)的應用不襯砌、限裂或非限裂混凝土襯砌的方法奠定堅實的基礎，從而有效優(yōu)化混凝土結(jié)構，獲得較好的施工效果。

4 優(yōu)化襯砌技術方案設計

正如筆者在前文所述，對襯砌技術方案的優(yōu)化選擇也是確?；炷两Y(jié)構設計優(yōu)化的方法之一。在進行襯砌技術方案設計優(yōu)化時，設計人員必須保證選擇的襯砌方式能夠滿足實際的設計和施工需求，同時還要綜合圍巖結(jié)構的水壓力承載指標來進行，從而科學選定襯砌的方式。在實際設計中，設計人員可以根據(jù)水利工程實際的建設需求科學進行襯砌方案的選擇。在合理選擇襯砌技術方案后，設計人員還要對鋼筋混凝土的襯砌與圍巖之間產(chǎn)生的聯(lián)合作用進行必要的試驗模擬，構建一個二次應力場，并對其進行支護，以有效解決襯砌操作中出現(xiàn)的變形及裂縫問題，從而保證水利工程建設施工的效果。

結(jié)語：綜上所述，在水利工程中對混凝土結(jié)構的設計進行優(yōu)化，能保障工程的質(zhì)量，提升水利工程的使用壽命。在進行優(yōu)化時，設計人員應科學進行混凝土的原料配置設計，控制混凝土結(jié)構裂縫的出現(xiàn)，優(yōu)化圍巖結(jié)構的穩(wěn)定性設計，優(yōu)化襯砌技術方案設計，這樣才能提升水利工程項目施工的質(zhì)量，促進水利工程項目建設工作的順利進行。

參考文獻

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