水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵問題探討

楊梓靜

摘要：我國水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計十分重視水工建筑物的功能性和人文性。而安全性是水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要問題。因此，為了優(yōu)化水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計，本文從水工建筑物的特點入手，著重分析了水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義，并探索了水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題及水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵問題，提出了水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的策略。

關(guān)鍵詞：水工建筑物；結(jié)構(gòu)設(shè)計；關(guān)鍵問題；策略

對于水工建筑物結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計來說，其具有穩(wěn)定可靠的特點。但是從目前來看，雖然水利工程有整體上升的趨勢，但是也面臨著各種各樣的問題。在個別結(jié)構(gòu)設(shè)計中還有很多不足，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)該對結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制進行提高，確保水利能夠更好地發(fā)展的同時還能夠滿足人們生活的需求。通過分析水利建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，找到存在的問題并加以解決。

1水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的概述及意義

水工建筑是指通過修建堤壩、水閘、渡槽等水工建筑物對水資源進行調(diào)控，通過這些水工建筑物的興建來預(yù)防或控制洪澇災(zāi)害和干旱災(zāi)害，滿足社會生產(chǎn)和人民生活的需要。水工建筑規(guī)模比較大，工期比較長，相比其他建筑工程，水利工程的施工難度更大，在水利工程設(shè)計階段，需要對工程所在地的地形地貌、水文地質(zhì)條件、氣候條件、人文環(huán)境等各種情況進行詳細調(diào)查。水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計是水工建設(shè)的關(guān)鍵，直接影響著水工建筑物的建設(shè)質(zhì)量。在明確了水利工程自身對建筑結(jié)構(gòu)中一系列專業(yè)設(shè)施的要求后，才能進行建筑結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計，并在設(shè)計的過程中堅決貫徹落實國家對于水工建筑所頒布的相關(guān)明文規(guī)定與操作的規(guī)范。因此，在水工建筑物建設(shè)之前需要設(shè)計人員對水工建筑物的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。

2水工建筑結(jié)構(gòu)總體設(shè)計

在進行水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，最主要的就是對水工建筑的整體以及運行設(shè)施進行的總體規(guī)劃以及細節(jié)設(shè)計。而在水工建筑結(jié)構(gòu)中，主要包括水閘以及水壩、設(shè)備管理用房等。具體而言，就泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計來看，在設(shè)計的過程中主要涉及到泵房、配電站以及員工住所等建筑。而在原有泵站的設(shè)計中，設(shè)計人員僅重視到泵站的主要運行結(jié)構(gòu)，嚴重忽視了泵站的其他結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得此工程在后期投入使用時，出現(xiàn)其使用功能與配套設(shè)施比例不均衡的現(xiàn)象。

3水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的根基

3.1對水工混凝土的結(jié)構(gòu)極限進行確定

承載能力和正常使用是極限的兩種狀態(tài)。對于承載力狀態(tài)來說，它的標準是結(jié)構(gòu)材料的強度要大于極限承載的破壞能力，或者由于嚴重變形而不能夠再承載，其設(shè)計依據(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)定的某一個比較低的應(yīng)力限值內(nèi)。

3.2對裂縫進行控制

對裂縫進行控制是水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個關(guān)鍵問題。因為水利工程中的大多數(shù)結(jié)構(gòu)都是遭到裂縫寬度來控制的，和承載力沒有關(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。由于耐久性對不同寬度的裂縫有不一樣的要求，所以要通過綜合考慮所處環(huán)境、荷載本質(zhì)、水壓力變化和結(jié)構(gòu)使用的年限來將其辨別，對允許裂縫的寬度進行判定。從理論上來看，正常使用的耐久性指標會隨著安全等級結(jié)構(gòu)的不同而變化。評估并計算鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂性，把斷面的作用力變形造成的裂紋而出現(xiàn)的開度作為其制定設(shè)計的標準，并在其過程中要考慮到混凝土與鋼筋在實際操作中的極限狀態(tài)。

4水閘設(shè)計

在進行水閘設(shè)計時，首先要考慮對排水效果影響最大的消力池排水孔的設(shè)計，為了降低護坦排水壓力，要在護坦后面設(shè)置一定數(shù)量的排水孔，讓排水孔呈垂直分布狀態(tài)，在水流通過水閘時，水流壓強下降，這時的水流壓強是可控的。在水流通過排水孔時，水流壓力被吸出。

4.1消力池排水孔

消力池排水是水閘設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，為了降低消力池底部的滲透壓力，設(shè)計人員可以在消力池水平護坦設(shè)置垂直排水孔，這樣當(dāng)水流出水閘之后，會平穩(wěn)地流向消力池底板，減小消力池底板的滲透壓力。排水孔應(yīng)設(shè)計在底板的后半段，避免水流從排水孔中吸出而掏空底板。

4.2止水伸縮縫

在水工建筑使用過程中，止水伸縮縫會因為建筑施工、建筑設(shè)計、建筑材料等因素的影響而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。具體來講，施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)止水片上的油漬、水泥渣等污物沒有清理干凈的現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土與止水片結(jié)合不好而引發(fā)滲漏。針對這種現(xiàn)象，水工建筑施工人員應(yīng)在模板上涂抹脫模劑，徹底清理水晶片上的油漬、水泥渣等污物。另外，如果止水片上有針孔、砂眼等雜物會導(dǎo)致止水片與混凝土之間的接縫不牢固，伸縮縫滲漏。因此，在止水片采購過程中，采購人員應(yīng)嚴格控制止水片的質(zhì)量、性能、規(guī)格和品種，確保止水片能夠滿足工程要求。

4.3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坡中，在擋土墻一端的孔口下安裝反濾層。與此同時，應(yīng)該在進口翼墻處安裝水孔，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。

5安全監(jiān)控

在水工建筑中有經(jīng)濟價值比較高、影響力比較大的工程，對其應(yīng)該在施工后進行相應(yīng)的安全監(jiān)控。如果水工建筑在使用過程中出現(xiàn)損壞，一般都會有預(yù)兆，在日常中，及時監(jiān)測水工建筑的每個方面，不停分析并計算監(jiān)測數(shù)據(jù)，這樣有利于更精準的評價其工作狀況，一旦發(fā)現(xiàn)問題能夠快速地進行解決，與此同時，數(shù)據(jù)的積累程度影響著今后的工作進展。水工建筑物的監(jiān)控內(nèi)容可以分為3個方面：一是對原型進行觀察檢測；二是對監(jiān)控進行分析；三是評估建筑物的工作狀態(tài)。利用在監(jiān)測儀器上獲取的數(shù)據(jù)，對其進行管理分析，這對水工建筑物的工作狀況進行評估和預(yù)警有很好的促進作用。

6結(jié)語

總之，由于水利工程對于人類社會的生產(chǎn)生活和生態(tài)環(huán)境改善具有重要作用，社會各界對于水利工程項目的關(guān)注程度在不斷提高，水利工程建筑在項目設(shè)計與施工中還存在一些問題，需要進一步的研究和探討以及相關(guān)技術(shù)的不斷提高和完善，為構(gòu)建環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會提供基本保障。

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（作者單位：河北省水利水電勘測設(shè)計研究院）