馮起超

(吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,130000,吉林長(zhǎng)春)

近年來(lái)我國(guó)在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足發(fā)展，與此同時(shí)水利工程對(duì)于區(qū)域性的產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有不可或缺的作用，尤其對(duì)于地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展以及水利設(shè)施建設(shè)都至關(guān)重要。隨著當(dāng)前技術(shù)的快速發(fā)展，水工建筑結(jié)構(gòu)朝著規(guī)?；⒍鄻踊较虿粩噙~進(jìn)。我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)存在著不同的地質(zhì)環(huán)境，因此需要結(jié)合區(qū)域性特點(diǎn)進(jìn)行水工設(shè)計(jì)，同時(shí)要站在更加宏觀角度注重大中型灌區(qū)配套改造，以水利為重點(diǎn)推進(jìn)農(nóng)村地區(qū)技術(shù)設(shè)施建設(shè)。相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)擺脫傳統(tǒng)的安全系數(shù)概率計(jì)算方法，加強(qiáng)可靠度理論數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及運(yùn)用，以此提高水工工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量、提升水利工程穩(wěn)定性。

1 可靠度設(shè)計(jì)在水工結(jié)構(gòu)中的功能特點(diǎn)

1.1 可靠度設(shè)計(jì)的重要性

水利工程中水工結(jié)構(gòu)的投資比例較大，因此如果設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，很可能造成工程延期或返工，不僅增加建設(shè)成本，還會(huì)威脅到相關(guān)工作人員的安全及影響項(xiàng)目的日后使用，造成區(qū)域自然環(huán)境遭到二次擾動(dòng)，對(duì)整體項(xiàng)目的規(guī)劃具有深遠(yuǎn)影響?？煽慷仍O(shè)計(jì)對(duì)于水工結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性具有決定性作用，需要相關(guān)工作人員秉承科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度，對(duì)水工結(jié)構(gòu)整體效果進(jìn)行理論推演，包括地基承載力、防水材料選用以及地形建造合理性等，有效提高水利項(xiàng)目的安全性，同時(shí)也能讓后期的施工更加有序，根據(jù)水地邊界條件計(jì)算模型，讓設(shè)計(jì)更趨于合理，減少各類可能的風(fēng)險(xiǎn)因素[1]。

1.2 可靠度設(shè)計(jì)的價(jià)值

結(jié)構(gòu)安全性是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最主要的追求目標(biāo)之一，水利工程的安全性歷來(lái)是工程領(lǐng)域具有爭(zhēng)議的因素。我國(guó)自從改革開(kāi)放以來(lái)在基建領(lǐng)域取得了重要成就，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)總量的提升以及建設(shè)規(guī)模的增大，水利正處于大規(guī)模基礎(chǔ)建設(shè)的重要階段，因此結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性是我國(guó)邁向現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)，可靠度設(shè)計(jì)方法已經(jīng)成為了理論與實(shí)踐結(jié)合的重要學(xué)科，利用安全系數(shù)法或概率統(tǒng)計(jì)方法，可以將水工結(jié)構(gòu)自身的安全性和不良影響進(jìn)行數(shù)據(jù)化展現(xiàn)，對(duì)于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)避以及消除不穩(wěn)定因素具有重要價(jià)值。設(shè)計(jì)人員在早期的水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，往往缺乏安全度認(rèn)知，因此會(huì)采用數(shù)值上的折中方式，但是實(shí)踐過(guò)程表明其效果并不理想，而結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)可以克服這種缺陷，為安全性能提供重要決策依據(jù)。

1.3 可靠度數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀

水工結(jié)構(gòu)由于長(zhǎng)期位于水下環(huán)境，結(jié)構(gòu)及材料會(huì)受到多方面因素影響，需根據(jù)施工場(chǎng)地進(jìn)行合理分析，制定可行性計(jì)劃，因此可靠度數(shù)據(jù)要符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要結(jié)合地區(qū)性的特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)化分析。從目前的可靠度數(shù)據(jù)應(yīng)用來(lái)看，我國(guó)整體的水工結(jié)構(gòu)工程數(shù)量與采集數(shù)據(jù)及利用率不成正比，尤其是區(qū)域性的可靠度設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)沒(méi)能進(jìn)行大范圍分享和推廣。水工結(jié)構(gòu)屬于水利工程的重要組成部分，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重宏觀角度，目前的水工結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)仍處于單個(gè)構(gòu)件或關(guān)鍵部位階段，沒(méi)能形成整體性的可靠度設(shè)計(jì)模式[2]。

2 水工結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)應(yīng)用的發(fā)展瓶頸

2.1 變量不確定

眾所周知，水利工程并非可以完全采用統(tǒng)一化模式進(jìn)行建設(shè)的，而是需要進(jìn)行可靠度、抗力、結(jié)構(gòu)應(yīng)用效應(yīng)以及極限狀態(tài)等分析的，尤其是抵抗力分析和結(jié)構(gòu)應(yīng)用效應(yīng)分析當(dāng)中的不確定因素較多，同時(shí)具有隨機(jī)性、未知性等特點(diǎn)，因此造成了變量不確定的情況。另外，可靠度計(jì)算結(jié)果還會(huì)受到使用材料及外界不可控因素等影響，缺乏相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使得所有數(shù)據(jù)分析都無(wú)法完全肯定，這也造成了可靠度設(shè)計(jì)應(yīng)用障礙[3]。

2.2 結(jié)構(gòu)安全的局限性

縱觀水工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)發(fā)展，可靠度理論較為先進(jìn)，但是在應(yīng)用過(guò)程中也具有結(jié)構(gòu)安全的局限性，其主要原因是理論中的部分問(wèn)題尚未得到完美解決，例如以往對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度約束、抵抗力應(yīng)用效應(yīng)、隨機(jī)變量等問(wèn)題的認(rèn)知可能存在偏差，隨著當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展也發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的約束條件會(huì)受到更多因素影響。另外，在結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)過(guò)程中使用可靠度理論一般包括作用效應(yīng)和抗力因素，而非隨機(jī)的不確定因素中還包括認(rèn)知性指標(biāo)和模糊性指標(biāo)，這些指標(biāo)無(wú)法通過(guò)計(jì)算取得，往往需要通過(guò)以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析。

3 水工結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)在水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用探索

3.1 制定水工結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)

制定結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)可以提高水利工程的安全性，同時(shí)將等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為參考，不能單單憑數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，還要結(jié)合區(qū)域性的水利工程地質(zhì)實(shí)際情況，針對(duì)建設(shè)規(guī)模、建設(shè)環(huán)境以及建設(shè)質(zhì)量等進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，避免漏洞出現(xiàn)，以合理的設(shè)計(jì)劃分作為標(biāo)準(zhǔn)化的參考。我國(guó)正處于社會(huì)改革的深化階段，基礎(chǔ)建設(shè)是我國(guó)長(zhǎng)期發(fā)展的重要工作，水利工程對(duì)于改善自然資源條件、促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義，因此制定結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)是行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，同時(shí)也能通過(guò)科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)控制水工結(jié)構(gòu)成本，對(duì)于后期可能存在的問(wèn)題進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，為整體數(shù)據(jù)模塊的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

3.2 構(gòu)建水工結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)表達(dá)式

水工結(jié)構(gòu)的安全性受到外界影響的因素較多，雖然部分影響因素?zé)o法確定具體數(shù)值，但是可以將不同類動(dòng)因子列成多項(xiàng)式，根據(jù)所設(shè)計(jì)的水工結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，區(qū)分不同因子的影響范圍和數(shù)值，這樣可以從整體設(shè)計(jì)角度提高水工結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。值得注意的是構(gòu)建水工結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)表達(dá)式時(shí)，應(yīng)交錯(cuò)異型結(jié)構(gòu)分項(xiàng)系數(shù)，并考慮地基承載力及防水材料合理性，通過(guò)多項(xiàng)數(shù)據(jù)的協(xié)同考察，能夠?qū)Σ环€(wěn)定因素進(jìn)行更加明確的判斷[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)雖然是基建大國(guó)，但是在部分領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍處于探索階段，水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有復(fù)雜性和特殊性，尤其在特殊地段需要考慮的因素較多；因此相關(guān)工作人員要注重可靠度設(shè)計(jì)理論的運(yùn)用，深入了解其在水工結(jié)構(gòu)中的功能特點(diǎn)，并結(jié)合發(fā)展瓶頸進(jìn)行分析，不斷探索更加優(yōu)化的計(jì)算方式，提高水利工程的整體設(shè)計(jì)水平。