水工混凝土结构设计若干问题探讨

【摘要】随着经济的快速发展，各种水利工程中对混凝土结构设计的依赖越来越大，这也就从另一个侧面促使水工混凝土结构设计的标准不断提高，在设计阶段可能面临的各种问题也就需要相关工作人员去思考与解决，文章结合实际对水工混凝土结构设计以及相关材料应用出现的问题进行分析探讨，并给出合理的解决方案，供各位参考，为能够真正的提高水工混凝土的结构质量出一份力。

【关键词】水利水电工程；水工混凝土结构设计；安全管理

前言：

水工混凝土建设的建筑多用来容纳水的相关物质。操作的流程通常是施工前期进行结构设计，之后跟进施工，最后在完工阶段进行施工验收。因为水工建筑的混凝土施工设计通常具有非常强的专业性，必须由专业的土木工程设计人员来进行测算、操作。但是随着水工混凝土结构设计在实际操作过程中的应用越来越多。在某些方面开始暴露出一些问题和矛盾，特别是结构设计阶段。比如有时为了美观性、成本等原因的考虑而造成耐用性格较差、极限条件下的适应性不佳等等。而有些问题的存在已经严重影响了工程的整体质量，因此解决水工混凝土结构设计过程中存在的问题、提高工程质量成了当务之急；下文针对存在的问题进行探讨。

一、水工混凝土结构设计的材料处理问题

现阶段，在水利水电工程中，水工的建筑物通常都采用混凝土设计，而混凝土结构的设计选材通常是一些建筑的基础材料，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，第一步应该对于材料的适应性进行检测，确保混凝土的材料各项指标能够符合设计规范的要求，从根本上把握混凝土结构的设计质量。

例如：某地水利水电工程在施工过程中因为操作不当，导致碎石灰掺入过量而造成了材料中有害物质严重超标，最终导致了混凝土的结构强度一定程度的下降，而混凝土结构的不稳固又会影响到胶体与水泥接缝处的粘合程度，其中的一部分原因就是由于水工混凝土结构设计的不合理性导致了这样的操作失误。这样的情况应该在固定阶段提前加入粉煤灰，加快混凝土内部结构的流动性从而降低水化热所产生的能量。因此今后在混凝土混合搅拌过程中应该特别注意各种材料的融合配比，并配备专业的设计指导人员，随时对搅拌的原料进行检验测试，保证设计配比无限接近实际要求的数值。

二、水工混凝土结构设计基础存在的问题

2.1水工混凝土结构的承载极限值

水工混凝土结构的承载极限值的数据分析通常从两个角度进行分析，分别为正常承载值和平均承载时间值。很多结构因为承受到巨大的外力而导致外形严重变形，而不能够进行结构的支撑。在水工建筑中的挡水结构中，必须设定极限承载的压力值，以此来判定设备的极限承载状态，确保混凝土结构不会产生裂缝而影响工程的稳定性。

2.2裂缝的控制问题

在水利工程中裂缝问题一直以来都是困扰相关工作人员的一个问题，因此裂缝控制也成了水工混凝土结构设计的重中之重。在绝大部分的水利水电工程中都对裂缝的数量有严格的控制，设计人员以及施工人员也通过种种方式来控制裂缝的数量以及单一裂缝的宽度、长度。且相关的设计以及施工标准还需要参考当地的实际情况进行操作，例如：要首先做好实地调查，收集当地的空气湿度、地址面貌数据以及水的压力变化值等等。通常来讲，不同的工程有不同的安全施工标准，耐久性也会根据标准的变化而变化。在近几年的工程设计中，裂缝的控制工作已经开始使用一些非常规的构件来控制极端施工条件下的裂缝数量。这样做可以更好的把握裂缝的宽度，并根据断面的着力点去分析四周的其他裂缝的产生趋势，不失为一种有效的裂缝控制机制。

三、水工混凝土结构中水闸的设计问题

水闸的控制一定程度上决定了水工混凝土结构设计整体的好坏，也是十分关键的设计环节；且在整个水利水电工程中的应用较为频繁。水闸的排水以及止水的设计结构直接决定了水工建筑的使用年限。因此要对水闸的相关问题进行展开研究探讨，文章主要对消力池的排水孔、侧壁排水孔以及止水伸缩缝进行分析探讨。

3.1消力池的排水设计

消力池作为水闸底部的重要结构，关系到了排水孔的排水问题。水平面上的排水孔设计也是为了能够更好的让底部压力能够分散开以降低压力。而排水孔最底层铺设的滤层是为了能够让水流在收闸之后，将压力抵消在底板上。这样才能够真正的在陡坡的末端形成一定的水深，这样能够最大限度的促进水流速的增加。如果这个位置不设置排水孔，将会使得设备中压强不规律增大，并妨碍水流速的增加。甚至可能导致水被孔位吸出，导致消力池底部完全被掏空。所以应该引导水流能够垂直排出排水孔，减少压力增强而导致出现渗透现象。

3.2侧壁排水孔

为了最大限度的排出渗水，在建筑侧壁设置排水孔也是十分必要的，这样可以单向的导致水流至闸口的下游并顺利通过护坡，如果配备反滤层还可以避免侧壁的渗漏，并增加其抗压能力。另外，在进口处的侧壁设置排水孔可以一定程度的阻止上游的水流直接渗入到孔壁后面。

3.3止水伸缩缝

很多空间的隔板以及底板内都会对经由的水流进行垂直分段，并设置水流流向同侧的永久缝。这样做的好处能够有效的避免混凝土干缩情况的发生、地基沉降以及温度裂缝所引起的混凝土结构受到的影响。特别是在大型水利建筑工程中，止水伸缩缝非常容易出现渗漏的情况。究其原因主要是因为施工操作不当引起的。因此在现场施工过程中一定要注意监督并规范操作流程，将水泥杂质清洗干净，否则设计的工程很大几率会出现工程不达标的情况，并出现渗漏。为了真正有效避免止水伸缩缝的渗漏问题，应该在施工前的选材采购就要做好相关工作，防止因为材料质量原因而导致的工程问题，另外，还需要相关人员注意止水缝与母体材料的焊接处是否操作规范、焊接材料质量是否过关。而因为混凝土振捣形成的浇筑不良以及后期对工程的影响，就需要在振捣过程中谨慎操作，操作人员需有较强的技术能力以及工作经验，保证混凝土振捣之后的良好物理性能。

四、温湿度计算以及安全控制的相关问题探讨

温湿度计算也是水工混凝土结构设计的一个必备环节，因为，在施工过程中有一部分裂缝是因为温度原因而出现的。但是目前行业内并没有一个明确的规范来明确温湿度的计算方法，工作人员多是凭借经验总结来计算操作过程中的温湿度，包括计算大型混凝土建筑结构的温度，应力值等，但是实际的计算数值不可能与实际完全相符，这也给相关工作带来了不小的困扰。但是水工专业在综合了大量的大型混凝土建筑结构施工的数据之后总结出了一组公式，公式可以根据各种工程的实际情况进行适当的优化，之后进行优化可以将数据误差控制在15%之内。

最后就是要注意水工混凝土结构设计中工程安全监管问题，水工建筑出现问题之前通常会有一些典型的特征，这就需要相关单位完善日常监督工作，一定严格进行日常的数据采集、分析、反馈工作，发现问题及时上报并解决做好相关的安全控制工作。

结束语

综上所述，水利水电工程水工混凝土结构设计的重要性日益凸显，加强相关的结构设计工作十分必要，而水工混凝土结构设计中存在的各类问题都在一定程度上影响着整体的施工质量。同时还存在着各种操作不规范、技术不完善的主观原因。这就要求相关工作人员克服各种困难以及应对实际施工中可能出现的各种突发情况。对问题进行综合分析和考虑，拿出最科学有效的解决方法，来提高工程的整体的质量，且随着行业的发展、技术的进步现有存在的问题一定会得到更加完善的解决方式。

参考文献

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[2]贾明川.水工混凝土结构设计若干问题探讨[J].内蒙古水利，2012（04）：15.

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