宋亞娟

【摘 要】大多數(shù)水利工程都以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式為主；就通常的水工建筑結(jié)構(gòu)而言（如大壩、水閘、碼頭等建筑構(gòu)筑物等），建筑結(jié)構(gòu)的荷載承重和防滲功能等均主要由混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)，因此，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

【關(guān)鍵詞】水利工程；水工結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)見(jiàn)解

一、現(xiàn)代水工建筑的特點(diǎn)

我國(guó)在擬建水工建筑物和已建成的相比，無(wú)論在規(guī)模上、形式上都有了較大的改進(jìn)與提高。對(duì)全世界而言，水工建筑的前景是向大容量、高水頭、新結(jié)構(gòu)、新材料等方向發(fā)展。在發(fā)展中，水工建筑的主要特點(diǎn)是：

1）受自然條件制約多，地質(zhì)、地形、氣象、水文等對(duì)工程的選址、建筑物施工、工程投資和樞紐布置影響很大。

2）當(dāng)工作條件比較復(fù)雜時(shí)，如擋水建筑物需要承受較大的水壓力，由于滲流作用產(chǎn)生的滲壓力對(duì)建筑物的穩(wěn)定和強(qiáng)度不利，當(dāng)泄水建筑物泄水時(shí)，對(duì)岸坡和河床有著強(qiáng)烈的沖刷作用等。

3）施工難度較大，在江河中建設(shè)水利工程，要妥善的解決施工截流、導(dǎo)流與施工期度汛，除此之外，復(fù)雜地基的處理及水下工程、地下工程等的施工都較復(fù)雜。

二、水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的特點(diǎn)，水工混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要注重結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，還需要更多地考慮建筑結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中由于水下環(huán)境作用引起的結(jié)構(gòu)材料腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)性能與適用性的影響，應(yīng)盡可能通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命。水工混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照現(xiàn)行的有關(guān)國(guó)家、地區(qū)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定執(zhí)行，充分考慮建筑結(jié)構(gòu)在正常使用階段結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相關(guān)檢測(cè)和維護(hù)過(guò)程，在進(jìn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)預(yù)留足夠的工作面為后續(xù)工作提供可實(shí)施性。值得指出的是，水工混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中遭受病害是不可避免的，只是應(yīng)將其程度降至最低水平。因此，在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，在考慮材料受環(huán)境侵蝕和老化對(duì)性能產(chǎn)生的影響后，還仍然要確保結(jié)構(gòu)和構(gòu)件存有足夠的安全性和整體穩(wěn)定性。

三、水工混凝土結(jié)構(gòu)的特性

水工混凝土是混凝土學(xué)科中帶有許多特殊性的領(lǐng)域。將一般混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論用于水工混凝土結(jié)構(gòu)，常會(huì)遇到不少無(wú)法解決的困難。水工混凝土結(jié)構(gòu)的特殊性有如以下5個(gè)方面。

3.1 結(jié)構(gòu)尺寸較大，常為大體積結(jié)構(gòu)，或?yàn)榭绺弑群苄〉亩虠U件。

3.2 強(qiáng)度所需的配筋率小于一般混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論中規(guī)定的最小配筋率，但其配筋量仍極大。

3.3 大體積混凝土結(jié)構(gòu)的水泥水化熱較大，在外界溫度變化時(shí)，常不可避免地發(fā)生溫度裂縫。為限制裂縫寬度需配置較多的溫度鋼筋。

3.4 結(jié)構(gòu)有的全浸于水中，有的處于承壓或干濕交替的狀態(tài)，有的尚有滲漏、凍融或沖刷氣蝕等作用，耐久性常成為水工混凝土的嚴(yán)重問(wèn)題。

3.5 不少結(jié)構(gòu)為非桿件體系，無(wú)法象彎、壓、拉等標(biāo)準(zhǔn)桿件那樣按極限強(qiáng)度理論進(jìn)行配筋分析。

為適應(yīng)水工中這種大體積、低配筋和非桿件的特殊性態(tài)， 我國(guó)工程界曾作過(guò)多方面的探索，如按應(yīng)力圖形配筋、非線性鋼筋混凝土有限元分析、大體積混凝土溫度配筋等，并有了不少進(jìn)展。

四、水工建筑中混凝土工程的常見(jiàn)通病

4.1 混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫

在民用工程建設(shè)和水利建設(shè)的一個(gè)共同問(wèn)題是混凝土結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，這主要是混凝土結(jié)構(gòu)裂縫和混凝土強(qiáng)度不夠。使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生部分沉降，并最終影響到混凝土整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.2 混凝土截面尺寸偏差

對(duì)土建和水工建筑施工圖掌握不足，以至在實(shí)際操作中會(huì)有偏差。建筑工人在測(cè)量上的失誤也是造成尺寸偏差的一個(gè)重要原因。因混凝土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性不夠，導(dǎo)致混凝土面板的變形，從而造成橫截面的尺寸偏差。

4.3 混凝土架空、蜂窩等質(zhì)量通病

混凝土蜂窩和孔洞等問(wèn)題的出現(xiàn)是各種各樣的原因造成的：如混凝土模板拼湊而成的縫隙過(guò)大、不平坦的混凝土攪拌樓、混凝土配合比的測(cè)量誤差，這些都會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)有蜂窩現(xiàn)象。

4.4 混凝土的外觀質(zhì)量問(wèn)題

這些問(wèn)題大多數(shù)指的就是混凝土的表面或有氣泡產(chǎn)生。除此之外，混凝土的表面顏色達(dá)不到一致也是一個(gè)影響混凝土外觀的重要因素。而這些外觀上的問(wèn)題都會(huì)影響到建筑物的美觀。

五、水利工程通病原因

5.1 原材料選用不合格

在工民建建筑和水工建筑中，許多管理者在混凝土施工材料等方面的把關(guān)并不是很?chē)?yán)格，他們忽視了對(duì)原材料的管理與監(jiān)督，因而無(wú)法達(dá)到混凝土的施工要求。如選用的外加劑或者水泥的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，選用的水質(zhì)不能滿足混凝土拌合均勻的要求，這些都會(huì)影響到混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全。

在材料的選用中，對(duì)水泥、水質(zhì)與砂石骨料等原材料的監(jiān)督也是非常重要的，但是管理者容易忽視了這一點(diǎn)。例如對(duì)水泥的保管很隨意，當(dāng)水泥被采購(gòu)回來(lái)以后便一直把其放置在一邊，不注意儲(chǔ)存與保管，讓水泥的活性降低，從而造成水泥結(jié)塊，極大地降低了混凝土的強(qiáng)度。

5.2 混凝土施工中拌合物的選擇不當(dāng)

混凝土施工中拌合物的選擇不當(dāng)，或在實(shí)際的拌合中各種材料用量不正確混凝土的拌合是有超級(jí)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和要求的，不嚴(yán)格的按照拌合比例進(jìn)行拌合，會(huì)讓混凝土材料的正常使用受到影響，甚至影響到混凝土的施工安全。

5.3 混凝土的施工工藝控制不當(dāng)

在建筑施工中，控制施工工藝是非常重要的。許多施工人員對(duì)混凝土的施工、拆模和保護(hù)不認(rèn)真，隨意拆裝模板，易引發(fā)混凝土的質(zhì)量事故。

六、水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)的施工要點(diǎn)

6.1加強(qiáng)對(duì)原材料的質(zhì)量控制

原材料的選用對(duì)混凝土的質(zhì)量有著直接的影響，因此施工者必須要做到以下3個(gè)方面：

6.2對(duì)混凝土施工中要用到的原材料要進(jìn)行質(zhì)量檢查，要檢查這些原材料是否和相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、是否有國(guó)家的認(rèn)證標(biāo)志，要保證選用的所有材料符合國(guó)家的技術(shù)指標(biāo)。

6.3要加強(qiáng)對(duì)原料的儲(chǔ)存管理。購(gòu)買(mǎi)的原料的要存儲(chǔ)合理，以確保各種原料的存儲(chǔ)和混凝土施工過(guò)程中是有質(zhì)的變化。

6.4對(duì)原料的選擇要理智。常用的混凝土原材料有水泥、骨料和外加劑原料，這些材料的選用要有一定的原則，根據(jù)建設(shè)需要選擇不同的材料。例如：特定水泥的選擇，有普通水泥、特種水泥、專用水泥等，使用不同類型的水泥是不一樣的。不同建筑物的建造，水泥選擇也是不同的。水質(zhì)的選擇必須充分考慮，以確保水的質(zhì)量，從而促進(jìn)混凝土的攪合。外加劑的選擇應(yīng)充分考慮其品種，以確保獨(dú)立使用的添加劑，而不是與其他添加劑混合。

6.5加強(qiáng)對(duì)混凝土施工中的攪拌藝術(shù)的控制

科學(xué)地計(jì)算施工中的各種材料的混合比?；炷潦┕げ牧习韬喜皇请S機(jī)的，原材料的用量、拌合的時(shí)間和攪拌均勻程度是有嚴(yán)格的要求。

6.6加強(qiáng)對(duì)混凝土的澆筑振搗階段的質(zhì)量控制

各種攪拌振搗機(jī)械和設(shè)備要進(jìn)行定期的檢查，以確保機(jī)械和設(shè)備能夠被投入正常的使用。與此同時(shí)，對(duì)混凝土的模板倉(cāng)進(jìn)行清理，確保倉(cāng)內(nèi)的整潔和干凈。此外，需要提高混凝土振搗人員的認(rèn)識(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)澆筑振搗過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

6.7時(shí)刻預(yù)防混凝土缺陷的發(fā)生

發(fā)生混凝土缺陷多是由于混凝土的強(qiáng)度不夠造成的，所以，一定要確?；炷恋膹?qiáng)度。與此同時(shí)，要加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員、監(jiān)理人員和施工人員之間的配合，以提高每個(gè)參與水工建筑和工民建建筑人員的質(zhì)量意識(shí)，從而及時(shí)的發(fā)現(xiàn)混凝土施工中一些質(zhì)量隱患，以便及時(shí)采取相關(guān)措施進(jìn)行補(bǔ)救。除此之外，還要加強(qiáng)對(duì)施工工藝的監(jiān)管，要確保施工工藝操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。

綜上所述，水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)在是越來(lái)越規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化。但在相關(guān)領(lǐng)域還是需要更進(jìn)一步，而如何更好地深入發(fā)展和應(yīng)用仍是一項(xiàng)重大課題。這就需要工程設(shè)計(jì)人員、科研人員共同努力，使之趨于完善。

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