水工混凝土結構設計若干問題探討

【摘要】隨著經濟的快速發展，各種水利工程中對混凝土結構設計的依賴越來越大，這也就從另一個側面促使水工混凝土結構設計的標準不斷提高，在設計階段可能面臨的各種問題也就需要相關工作人員去思考與解決，文章結合實際對水工混凝土結構設計以及相關材料應用出現的問題進行分析探討，并給出合理的解決方案，供各位參考，為能夠真正的提高水工混凝土的結構質量出一份力。

【關鍵詞】水利水電工程；水工混凝土結構設計；安全管理

前言：

水工混凝土建設的建筑多用來容納水的相關物質。操作的流程通常是施工前期進行結構設計，之后跟進施工，最后在完工階段進行施工驗收。因為水工建筑的混凝土施工設計通常具有非常強的專業性，必須由專業的土木工程設計人員來進行測算、操作。但是隨著水工混凝土結構設計在實際操作過程中的應用越來越多。在某些方面開始暴露出一些問題和矛盾，特別是結構設計階段。比如有時為了美觀性、成本等原因的考慮而造成耐用性格較差、極限條件下的適應性不佳等等。而有些問題的存在已經嚴重影響了工程的整體質量，因此解決水工混凝土結構設計過程中存在的問題、提高工程質量成了當務之急；下文針對存在的問題進行探討。

一、水工混凝土結構設計的材料處理問題

現階段，在水利水電工程中，水工的建筑物通常都采用混凝土設計，而混凝土結構的設計選材通常是一些建筑的基礎材料，包括碎石、砂土、木屑、水泥等等。想要加工出符合工程要求的混凝土，第一步應該對于材料的適應性進行檢測，確保混凝土的材料各項指標能夠符合設計規范的要求，從根本上把握混凝土結構的設計質量。

例如：某地水利水電工程在施工過程中因為操作不當，導致碎石灰摻入過量而造成了材料中有害物質嚴重超標，最終導致了混凝土的結構強度一定程度的下降，而混凝土結構的不穩固又會影響到膠體與水泥接縫處的粘合程度，其中的一部分原因就是由于水工混凝土結構設計的不合理性導致了這樣的操作失誤。這樣的情況應該在固定階段提前加入粉煤灰，加快混凝土內部結構的流動性從而降低水化熱所產生的能量。因此今后在混凝土混合攪拌過程中應該特別注意各種材料的融合配比，并配備專業的設計指導人員，隨時對攪拌的原料進行檢驗測試，保證設計配比無限接近實際要求的數值。

二、水工混凝土結構設計基礎存在的問題

2.1水工混凝土結構的承載極限值

水工混凝土結構的承載極限值的數據分析通常從兩個角度進行分析，分別為正常承載值和平均承載時間值。很多結構因為承受到巨大的外力而導致外形嚴重變形，而不能夠進行結構的支撐。在水工建筑中的擋水結構中，必須設定極限承載的壓力值，以此來判定設備的極限承載狀態，確保混凝土結構不會產生裂縫而影響工程的穩定性。

2.2裂縫的控制問題

在水利工程中裂縫問題一直以來都是困擾相關工作人員的一個問題，因此裂縫控制也成了水工混凝土結構設計的重中之重。在絕大部分的水利水電工程中都對裂縫的數量有嚴格的控制，設計人員以及施工人員也通過種種方式來控制裂縫的數量以及單一裂縫的寬度、長度。且相關的設計以及施工標準還需要參考當地的實際情況進行操作，例如：要首先做好實地調查，收集當地的空氣濕度、地址面貌數據以及水的壓力變化值等等。通常來講，不同的工程有不同的安全施工標準，耐久性也會根據標準的變化而變化。在近幾年的工程設計中，裂縫的控制工作已經開始使用一些非常規的構件來控制極端施工條件下的裂縫數量。這樣做可以更好的把握裂縫的寬度，并根據斷面的著力點去分析四周的其他裂縫的產生趨勢，不失為一種有效的裂縫控制機制。

三、水工混凝土結構中水閘的設計問題

水閘的控制一定程度上決定了水工混凝土結構設計整體的好壞，也是十分關鍵的設計環節；且在整個水利水電工程中的應用較為頻繁。水閘的排水以及止水的設計結構直接決定了水工建筑的使用年限。因此要對水閘的相關問題進行展開研究探討，文章主要對消力池的排水孔、側壁排水孔以及止水伸縮縫進行分析探討。

3.1消力池的排水設計

消力池作為水閘底部的重要結構，關系到了排水孔的排水問題。水平面上的排水孔設計也是為了能夠更好的讓底部壓力能夠分散開以降低壓力。而排水孔最底層鋪設的濾層是為了能夠讓水流在收閘之后，將壓力抵消在底板上。這樣才能夠真正的在陡坡的末端形成一定的水深，這樣能夠最大限度的促進水流速的增加。如果這個位置不設置排水孔，將會使得設備中壓強不規律增大，并妨礙水流速的增加。甚至可能導致水被孔位吸出，導致消力池底部完全被掏空。所以應該引導水流能夠垂直排出排水孔，減少壓力增強而導致出現滲透現象。

3.2側壁排水孔

為了最大限度的排出滲水，在建筑側壁設置排水孔也是十分必要的，這樣可以單向的導致水流至閘口的下游并順利通過護坡，如果配備反濾層還可以避免側壁的滲漏，并增加其抗壓能力。另外，在進口處的側壁設置排水孔可以一定程度的阻止上游的水流直接滲入到孔壁后面。

3.3止水伸縮縫

很多空間的隔板以及底板內都會對經由的水流進行垂直分段，并設置水流流向同側的永久縫。這樣做的好處能夠有效的避免混凝土干縮情況的發生、地基沉降以及溫度裂縫所引起的混凝土結構受到的影響。特別是在大型水利建筑工程中，止水伸縮縫非常容易出現滲漏的情況。究其原因主要是因為施工操作不當引起的。因此在現場施工過程中一定要注意監督并規范操作流程，將水泥雜質清洗干凈，否則設計的工程很大幾率會出現工程不達標的情況，并出現滲漏。為了真正有效避免止水伸縮縫的滲漏問題，應該在施工前的選材采購就要做好相關工作，防止因為材料質量原因而導致的工程問題，另外，還需要相關人員注意止水縫與母體材料的焊接處是否操作規范、焊接材料質量是否過關。而因為混凝土振搗形成的澆筑不良以及后期對工程的影響，就需要在振搗過程中謹慎操作，操作人員需有較強的技術能力以及工作經驗，保證混凝土振搗之后的良好物理性能。

四、溫濕度計算以及安全控制的相關問題探討

溫濕度計算也是水工混凝土結構設計的一個必備環節，因為，在施工過程中有一部分裂縫是因為溫度原因而出現的。但是目前行業內并沒有一個明確的規范來明確溫濕度的計算方法，工作人員多是憑借經驗總結來計算操作過程中的溫濕度，包括計算大型混凝土建筑結構的溫度，應力值等，但是實際的計算數值不可能與實際完全相符，這也給相關工作帶來了不小的困擾。但是水工專業在綜合了大量的大型混凝土建筑結構施工的數據之后總結出了一組公式，公式可以根據各種工程的實際情況進行適當的優化，之后進行優化可以將數據誤差控制在15%之內。

最后就是要注意水工混凝土結構設計中工程安全監管問題，水工建筑出現問題之前通常會有一些典型的特征，這就需要相關單位完善日常監督工作，一定嚴格進行日常的數據采集、分析、反饋工作，發現問題及時上報并解決做好相關的安全控制工作。

結束語

綜上所述，水利水電工程水工混凝土結構設計的重要性日益凸顯，加強相關的結構設計工作十分必要，而水工混凝土結構設計中存在的各類問題都在一定程度上影響著整體的施工質量。同時還存在著各種操作不規范、技術不完善的主觀原因。這就要求相關工作人員克服各種困難以及應對實際施工中可能出現的各種突發情況。對問題進行綜合分析和考慮，拿出最科學有效的解決方法，來提高工程的整體的質量，且隨著行業的發展、技術的進步現有存在的問題一定會得到更加完善的解決方式。

參考文獻

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