鐘少軍

摘要：隨著社會(huì)的快速發(fā)展，水利工程也得到了迅猛發(fā)展。目前，水工建筑地下結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在水利工程中，并且使用的范圍還在不斷擴(kuò)大。但是，從目前水工建筑地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上來(lái)看，設(shè)計(jì)方案中還存在很多問(wèn)題，需要國(guó)家和相關(guān)部門(mén)積極采取對(duì)策。水工建筑地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要結(jié)合水利工程的施工特點(diǎn)和當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)。雖然我國(guó)地域廣闊，但是我國(guó)部分地區(qū)正好處在地震帶，地震活動(dòng)較為頻繁，這就對(duì)水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提出了更高的要求。文章主要闡述了水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震的特點(diǎn)和水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震措施。

關(guān)鍵詞：水工建筑；地下結(jié)構(gòu)；抗震特點(diǎn)

我國(guó)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震的因素很多。目前，水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是水利工程施工中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。地震給人們帶來(lái)的損失是不可估量的，國(guó)家和相關(guān)部門(mén)只有加強(qiáng)水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性，才能更好的保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，減少地震給人們帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

一、水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震的特點(diǎn)

地震對(duì)水工建筑地下結(jié)構(gòu)的影響非常大，7極地震就有可能會(huì)對(duì)水利工程產(chǎn)生很大的破壞，地震對(duì)水工建筑地下結(jié)構(gòu)的影響和對(duì)水工建筑地上結(jié)構(gòu)影響有很大的不同。首先，在地震發(fā)生的時(shí)候，水工建筑地下結(jié)構(gòu)的震動(dòng)情況會(huì)受到水利工程地基的影響，如果水利工程的地基不發(fā)生變形，水工建筑地下結(jié)構(gòu)也不會(huì)輕易發(fā)生變形。但是，在地震發(fā)生的時(shí)候，水工建筑地上結(jié)構(gòu)則很容易輕易變形，甚至倒塌。其次，地震波對(duì)水工建筑地下結(jié)構(gòu)的影響是非常大的，水工建筑地下結(jié)構(gòu)很容易受到地震波的沖擊發(fā)生震動(dòng)變形，而水工建筑地上結(jié)構(gòu)受地震波的影響相對(duì)較小。水工建筑地下結(jié)構(gòu)很容易受到周邊結(jié)構(gòu)的影響，而水工建筑地上結(jié)構(gòu)的變化主要和自身的質(zhì)量以及強(qiáng)度有關(guān)系。如圖一所示，為某水工建筑地下結(jié)構(gòu)示意圖。

圖一 水工建筑地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

二、水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震措施

（一）運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)法計(jì)算水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性

在計(jì)算水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性的時(shí)候，首先要計(jì)算水工建筑地下結(jié)構(gòu)周邊巖石的抗震性和水利工程地基的抗震性。因?yàn)?，水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性受周邊結(jié)構(gòu)的影響很大。在水工建筑地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的主體應(yīng)該盡可能的避開(kāi)地震斷裂帶，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)烈度在九度的時(shí)候，不應(yīng)該在巖石風(fēng)化嚴(yán)重的地方修建隧道。水工建筑地下結(jié)構(gòu)的入口和出口應(yīng)該設(shè)置在地址條件較好的地段。BRAT根據(jù)水利工程地基的特性進(jìn)行水工建筑地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)加強(qiáng)水利工程地基的牢固性來(lái)約束水工建筑地下結(jié)構(gòu)的變形，而不是單純依靠水工建筑地下結(jié)構(gòu)本身來(lái)約束結(jié)構(gòu)變形。

（二）反應(yīng)位移法計(jì)算水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性

在水工建筑地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，反應(yīng)位移法也被廣泛推廣和使用，這種方法起源于日本。反應(yīng)位移法原理是：用水利工程地基代替水工建筑地下結(jié)構(gòu)來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的抗震性，在地震發(fā)生的時(shí)候，水利工程的地基會(huì)發(fā)生移位，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)地基的移位來(lái)計(jì)算水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性，計(jì)算的公式是：

K[U]=Ka[Ug]

K是指水工建筑地下結(jié)構(gòu)的剛度，通過(guò)這樣的模擬計(jì)算就可以確定水工建筑地下結(jié)構(gòu)的具體抗震性。

（三）靜力荷載法計(jì)算水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性

還有一種水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性計(jì)算法也被廣泛應(yīng)用，那就是靜力荷載法。這種方法主要是把水工建筑地下結(jié)構(gòu)在地震情況下產(chǎn)生的慣性作為荷載，并準(zhǔn)確地計(jì)算出在這樣的荷載下，水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性。靜力荷載法的計(jì)算公式是：

F=（T÷G）Q=KeQ

其中Q是水工建筑地下結(jié)構(gòu)的自身重量，T是地震情況下水工建筑地下結(jié)構(gòu)的震動(dòng)加速度，G代表加速度，K是水工建筑地下結(jié)構(gòu)在地震情況下的加速度和重力之間的比值。

在計(jì)算水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性的時(shí)候，應(yīng)該把水工建筑地下結(jié)構(gòu)自身的慣性和內(nèi)部壓力因素等考慮到抗震性計(jì)算范圍內(nèi)。

（四）擬靜力抗震計(jì)算方法

耶娃法起源于蘇聯(lián)，這種方法屬于擬靜力抗震計(jì)算方法，該方法假設(shè)在水工建筑地下結(jié)構(gòu)周?chē)膸r石都屬于線彈性，因?yàn)榈卣饘?dǎo)致水工建筑地下結(jié)構(gòu)周邊巖石發(fā)生內(nèi)部變化，通過(guò)巖石內(nèi)部變化情況來(lái)計(jì)算水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性。

在水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)中應(yīng)該加強(qiáng)工程壩頭的抗震強(qiáng)度，避免壩體在地震情況下出現(xiàn)倒塌。水利工程應(yīng)該謹(jǐn)慎的選擇水壩的修建形狀，改善推動(dòng)力的方向，降低地震對(duì)水壩的拉應(yīng)力。水利工程中水壩的頂部應(yīng)該選擇簡(jiǎn)單、輕巧的結(jié)構(gòu)，減小水壩的整體尺寸。

（五）動(dòng)力計(jì)算法計(jì)算水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性

動(dòng)力計(jì)算法在1940年就被應(yīng)用在水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性的計(jì)算方面，這種計(jì)算方法把水工建筑地下結(jié)構(gòu)看成多個(gè)單元組合，并充分考慮到水工建筑地下結(jié)構(gòu)周邊的結(jié)構(gòu)變化對(duì)水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性的影響。動(dòng)力計(jì)算法會(huì)把模擬地震波輸入到水工建筑地下結(jié)構(gòu)中，觀察水工建筑地下結(jié)構(gòu)的變化，從而計(jì)算水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性。動(dòng)力計(jì)算法相對(duì)其他計(jì)算法，有準(zhǔn)確度高、適應(yīng)力強(qiáng)的特點(diǎn)。動(dòng)力計(jì)算法可以計(jì)算任何水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性，是比較先進(jìn)的計(jì)算手段。在水工建筑地下結(jié)構(gòu)進(jìn)水塔的抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)該包括對(duì)水工建筑地下結(jié)構(gòu)進(jìn)水塔本身應(yīng)力以及塔底地基承受能力的計(jì)算。對(duì)水工建筑地下結(jié)構(gòu)進(jìn)水塔的抗震計(jì)算也是采用動(dòng)力計(jì)算法，能夠提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。

在水利工程中，也要對(duì)水工建筑地下結(jié)構(gòu)中水閘的抗震性進(jìn)行計(jì)算，水工建筑地下結(jié)構(gòu)中水閘的抗震性計(jì)算主要包括兩個(gè)方面：一是水閘的穩(wěn)定性，二是水閘的強(qiáng)度。水閘的抗震性對(duì)水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性有很大影響。選用動(dòng)力計(jì)算法計(jì)水工建筑地下結(jié)構(gòu)中算水閘抗震性的時(shí)候，應(yīng)該把水閘內(nèi)部看成是一個(gè)整體進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)算。當(dāng)水工建筑地下結(jié)構(gòu)中水閘的地基是樁基的時(shí)候，相關(guān)人員應(yīng)該做好地基與水閘之間的連接，避免在地震作用下地基和水閘相分離。水工建筑地下結(jié)構(gòu)中水閘室的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)該是勻稱(chēng)的，要具備很強(qiáng)的整體性。

結(jié)語(yǔ)：

水工建筑地下結(jié)構(gòu)的安全性對(duì)水利工程的正常運(yùn)行有很大影響。地震對(duì)水利工程有很大的損害，雖然地震并沒(méi)有造成我國(guó)水利工程的大面積倒塌，但是也在一定程度上破壞了水利工程的功能，威脅到周?chē)嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全，給國(guó)家和人民帶來(lái)了巨大的損失。因此，國(guó)家和相關(guān)部門(mén)必須重視水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，提高水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性。水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性可以通過(guò)計(jì)算確定，動(dòng)力計(jì)算法是比較常見(jiàn)的水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性計(jì)算法，這種方法計(jì)算準(zhǔn)確，而且適應(yīng)能力較強(qiáng)。相關(guān)人員只有合理的確定水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震性，才能更好的進(jìn)行水工建筑地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，采取抗震措施。國(guó)家應(yīng)該加強(qiáng)水工建筑地下結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，提高設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)水平和綜合素質(zhì)。

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