水工混凝土结构设计若干问题论述

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热度0票  浏览238次 时间：2019年11月14日 10:20

 黄亮亮

（第九师联拓勘测设计研究有限公司 新疆塔城 834600）【摘要】 在建筑方面混凝土结构的作用非常重要，它能够提供非常坚固的框架，从而使工程的质量安全得到保障。因为水工混凝土非常容易被周围环境所影响，而且在遇到水的情况下会有开裂情况出现，从而较大程度的威胁到其使用寿命。本文就列举了基本的特点，找出了其中经常出现的问题，然后将施工工艺不断优化，大大提升水工混凝土的质量，从而使其更大的作用发挥出来，让设计理念逐渐地走向完善更好的运用在实际工作中去。

【关键词】 水工混凝土；结构的设计；问题分析

doi：10.12159/j.issn.2095-6630.2019.14.1084

引 文：水工建筑是指水利水电工程中受水的作用，通过将水流进行控制与合理的调解，从而达到防治水灾、开发利用的水资源建筑物。水工建筑物在设计的过程中受到外界条件的限制非常多，比如地形、气象以及水文、地质等自然条件，这些在选址、建筑物的选型以及工程造价等方面有直接的影响。根据建筑物的使用年限可以将水工建筑分为永久性和临时性两种。所谓的临时性的水工建筑物就是指仅在施工期过程中所具有一定作用的建筑物，比如：导流明渠、围堰等。而永久性的水工建筑物主要有通用性水工建筑物以及专门性水工建筑物两大类。

混凝土结构主要是由混凝土以及钢筋等一系列增强的材料组成的，可以分为：素混凝土结构、钢筋混凝土结构以及预应力混凝土的结构。就设计方法而言，根据可靠度指标衡量混凝土结构在可靠方面的程度，运用分项系数这种表达方法实施设计。根据相关要求，对于可以得到截面内力的构件可使用极限状态的设计法。由于有一些材料不能得到实测的数据和资料，无法运用概率论来成为基础的极限状态设计法。

1 水闸结构计算

在水工建筑中，水闸这种组成部分非常的重要，而水闸结构在计算时的主要内容有 5 个部分，下面我们就来一一进行分析。

1.1 渗流稳定分析

对于小型水闸设计或在大中型水闸在工程规划和可行性研究阶段，对于闸基的防渗长度，我们需要根据《水闸设计规范》中的渗经系数法进行计算。对实际工程的可操作性充分考虑，以上两种方法在对防渗段指定位置渗透压力确定的时候，需要采用直线比例法，从而计算渗压水头，进一步验证闸室稳定、挡土墙稳定。

1.2 水闸地基稳定分析

（1）基底应力分析包括：地基稳定分析工况分析、挡土墙突降工况分析。（2）地基处理：在处理平原地区地基的过程中，通常会对水泥土深层搅拌桩法选用，该方法可以明显提高地基的承载力、减小沉降、增大抗震动液化能力，最大加固厚度约为 0.3米。具有施工的成本低、速度快、污染小等优点。在对单桩承载力设计的过程中，一定要充分考虑到桩体的强度以及承载力相协调的问题。如果地基下含有卵石层，那么就要运用高压旋喷桩的地基处理。在设计过程中，单桩的承载力不要提太大，而且其设计通常控制参数为复合地基承载力。（3）地基沉降：计算包括压缩曲线和附加应力两方面。压缩曲线，如果基地压力小于以及接近于水闸地基位，那么开挖前要作用于该基底面上的自重力，计算时应该注意的是，在复合地基变形中，其能够分成复合土层的变形以及桩端以下的土层变形这两个部分。对于岩石、砾石、卵石、中砂、粗砂地基或大型水闸标准贯入击数大于 15、中小型大于 10 的壤土及粘土地基不需要沉降计算的情况。

1.3 闸室结构计算

计算闸室的结构，主要内容有五个部分，分别是闸墩、闸底板结构的计算、排架柱梁结构计算、排架墙结构计算、预制交通桥板结构计算、现浇交通桥板结构计算 5 个小项。闸墩结构设计一般使用材料力学允许应力法考虑：正常挡水期闸门全关、一孔检修、闸门全关遭遇地震这 3 种工况。闸底板计算方法主要包括：

倒置梁法、反力直线法、弹性地基梁、涵洞式水闸结构算法等。

1.4 翼墙结构计算

翼墙结构的计算可以采用“理正软件”进行直接稳定计算和结构计算，计算的结果真实可靠可以有效的降低劳动强度。但是，该软件不具备加模拟加凸隼的挡土墙，无法模拟有墙踵的情况。

在设计过程中可以同时使用“理正软件”和“百图软件”，以此来分别的计算抗滑和地基应力。

1.5 涵洞与圆管涵结构计算

在对单独的水闸设计过程中，通常不会对涵洞与圆管涵所使用，设计的时候应该选择符合要求的结构计算。（1）涵洞结构计算。对涵洞结构的计算可以利用“百图软件”中涵洞模块实现快速和准确的结构设计。通过才考《涵洞》中的各种方法，从而对涵洞的各项荷载进行计算，通过进一步编制 EXCEL 表格，从而对系统计算加以建立。（2）圆管涵结构计算。圆管涵的施工对厂家预制完成的序列产品普遍采用，不再对现浇的结构所使用，设计时应根据工程环境、项目需求、荷载等选择合适的圆管涵，可以不需要单独的结构设计。在选择预制涵管时，首先对涵管上线性荷载值进行计算，通过与《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GB/T11836-2009）中涵管的最大线性荷载值进行对比，最后选择适用的涵管类别和级别。

1.6 水闸设计其他注意事项

水工混凝土结构设计的体现就是图纸，规范、有序、清晰的图纸会给施工带来极大的方便。如果工程的涉及面较大，图纸的编号能够采取多个顺次编制；如果图纸较少，涉及的专业和参与人员较少可以按顺序编制完成。

2 水闸与河道定级的一般思路

水闸与河道定级的一般思路。

（1）对于混凝土部位模板工程中，其具有一定的防渗要求，因为使用 PVC 管模板锚固螺杆，不能更好的满足防渗要求，所以一般情况下不允许使用，可以对新型三段式止水螺杆替代。（2）水工部分和建筑部分对钢筋的要求是不同的，设计时所依据的规范不一样。（3）在消力池前的 1/3 到 1/2 处即护坦的斜坡段和水跃的越前水深断面处一般不布设排水管以防止因上下压差过大而吸出滤层。（4）海漫不应该做成平的，向下游斜坡，在顺接河道，通常运用河道比降较大且水流较快的河道，山区等河道。平原区海漫能够运用平的。（5）在前端的 1/4 处海曼一般对浆砌块石以及混凝土板结构所使用，而且剩下的部分都运用干砌块石结构。在大、中型水闸的干砌石海漫中，大都会使用浆砌块石以及混凝土格埂分块将其维护起来，格埂的间距有 10 ～ 15m，断面0.4m×0.6m。

3 结束语：

对于水工建筑其混凝土结构的设计是达到工程目的最关键的因素之一，科学、合理的设计是水工建筑安全、高效运行的保证。

对建筑结构软件适当的运用来实施结构设计与校审是一种简单、可行的办法，同时大体积混凝土结构的温度应力问题和裂缝问题是下一步设计计算和施工技术上研究的重点。对非杆系结构的混凝土有限元分析在分析方法、软件、评判方式方面都需要进一步的研究，在水工混凝土结构的概念设计和细部构造方面仍需要进行大量的研究工作。

参考文献：

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[2] 邹战军 . 水工混凝土结构设计若干问题探讨 [J]. 黑龙江水利科技 ,2014,42(3):122 ～ 124.

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[5]SL55-2005, 中小型水利水电工程地质勘察规范 [S].[6]SL18-2004, 渠道防渗工程技术规范 [S].