水利工程中混凝土结构的优化设计

谢芸

【摘要】随着经济的不断进步，我国水利工程的发展速度越来越快，建设的规模也越来越大。尤其是混凝土的结构设计，直接影响到水利工程建设的质量，所以，必须要不断的进行优化，解决其中的一些不足之处；并且，加强水利工程中设计人员的综合能力以及专业素养，并及时的解决混凝土结构设计的问题，懂得结合新的社会形势，制定详细的设计方案。本文浅析水利工程中混凝土结构的优化设计。

【关键词】水利工程；混凝土结构；优化设计

引言

水利工程具有防洪、供水、灌溉等兴利除害的功能，水利工程具有规模较大、工期较长、施工难度较大等特点。混凝土结构由于成本比较低、整体性高等优点广泛应用于水利工程建设中，但由于混凝土结构设计难度比较大，在水利工程的建设过程中，也会出现一些问题，因此要科学应用混凝土结构，保证水利工程质量安全。

1、水利工程混凝土结构设计的意义

水利工程通过修建堤坝、水闸、渡槽等水工建筑对水资源进行调控，通过这些水工建筑的兴建来预防或控制洪涝灾害和干旱灾害，满足社会生产和人民生活的需要。水利工程的规模比较大。工期比较长、施工技术难度比较高，一般来说在水利工程中需要应用混凝土结构。混凝土是指砂石、水泥、水按照一定比例进行混合配比，并以水泥为胶凝材料的建筑工程复合材料。混凝土与一定量的钢筋等构件进行配合使用，可以作为承重材料使用到各种建设工程项目中。由于混凝土结构具有良好的耐火性、耐久性、整体性，因此在大型建设工程项目中应用非常广泛，但混凝土结构在我国的水利工程项目中的应用时间比较短，应用经验比较少，尚有很多不足，因此研究如何对水利工程中的混凝土结构进行优化设计，对我国水利工程建设具有非常重要的理论意义和实践价值。

2、水利工程中混凝土结构设计中存在的问题

2.1混凝土材料的配比问题

混凝土并不能作为建筑材料单一的进行使用，必须要加入水泥和砂灰以及石子等进行搅拌，并且每一种材料的比例和数量都是不同的，所掺入的比例不一样，直接会影响到混凝土的强度，甚至会造成在混凝土浇筑工作完成之后，出现种种问题，就像在进行混凝土搅拌时，砂灰和石子的数量过多，导致比例偏高，造成骨料集中、混凝土干硬，进而影响了混凝土结构的稳固性。

2.2岔管设计问题

目前我国的水利工程项目主要采用“一洞多机”的方式进行地下管网的布设，这种设置对于混凝土结构设计的要求比较高，目前我国还没有比较完善的岔管设计规范，这使得施工人员对于岔管设计的承压能力很难准确把握，特别是在地形地貌比较复杂的情况下，经常发生设计不合理的情况，对水利工程的整体安全性造成影响。

2.3衬砌渗漏问题

在水利工程施工过程中，经常会出现混凝土衬砌渗漏的情况，这是混凝土结构设计中最难解决的问题。渗漏问题如果不能有效解决，将对整体水利工程建设造成严重影响，衬砌渗漏主要是因为混凝土结构产生了裂缝，裂缝产生的具体原因包括以下几点：（1）混凝土模板设计的不合理。（2）在通道施工的过程中，对于通道位置的设计不合理，如果通道上方出现沉降就会对衬砌产生较大压力，最终发生混凝土裂缝的情况。（3）混凝土结构的原材料本身存在质量问题，例如混凝土的标号不满足施工设计要求。（4）混凝土的运输过程、搅拌过程、养护过程出现问题。

3、水利工程中混凝土结构优化设计

3.1加强对混凝土原材料的选择与合理配比

合理配比的混凝土是保证水利工程质量的关键，能够有效防止气泡、麻面、孔洞等问题的产生，可以选择细度2.0～3.0范围内的砂，合理控制添加剂的比重。对混凝土进行充分振捣和搅拌，确保混凝土的和易性，避免离析，混凝土浇筑之前要确保模板支撑牢固，按照施工标准进行模板支撑和拆卸。

3.2混凝土渗漏的优化设计

对于渗漏的情况，一般在混凝土设计中，都会使用衬砌的方式。衬砌主要有两种情况，裂衬砌和非裂衬砌。而设计的工作人员需要提前先了解围岩的稳定状态；然后根据实际的情况，选择合适的设计方案，或者分析围岩的承载情况，然后进行钢筋混凝土的支护，进行岔管设计；根据设计方案进行布局，进行技术性的调整和优化，进而减少混凝土渗漏、裂缝的情况。

3.3围岩结构稳定性的优化设计

衬砌的布局对于水利工程的混凝土结构质量具有重要影响，在进行混凝土衬砌设计时，要注意围岩能够承载的水压力。水利工程混凝土结构设计的优化，要重点解决围岩承载力问题，在设计过程中，用平緩地面和陡坡地面确定最小覆盖厚度，厚度不足容易引起工程渗水。

3.4衬砌的优化设计

衬砌可分为开裂和抗裂两种衬砌，要根据工程设计要求和围岩承载力来确定衬砌方式。通过对混凝土衬砌与围岩进行联合作用模拟，形成二次应力，并在此基础上进行钢筋混凝土的支护，把衬砌配筋量控制在合理的范围内，达到最佳支撑效果。通过分析变形与裂缝产生的原因，进行岔管衬砌的布置。

3.5混凝土裂缝的优化设计

在对混凝土材料进行选择的过程中，采购员要熟悉的掌握每一种混凝土的化学性质和物理性质，通过细微数据的分析就可以选择出最为优良的混凝土材料。进而可以有效的降低混凝土裂缝产生的频率。虽然在设计的过程中可以排除混凝土裂缝问题，但是在施工中还是会出现混凝土裂缝问题。不仅要在设计的过程中对混凝土裂缝问题加以预防，在施工的过程中还要时刻关注混凝土裂缝问题。

3.6混凝土的养护工作

混凝土在进行浇筑完成之后，必须要进行养护工作，保证混凝土的稳固性和强度；并且，混凝土的结构强度直接会影响水利工程建设的使用年限。因此，必须要及时进行保养和维护；同时，需要定期的对混凝土结构进行清洗，一旦发现破损或者裂缝的情况，立即进行补修，以免遭受更大的损害。所以，后期的养护工作是非常关键的，它直接影响到混凝土的强度。

结语

综上所述，水利工程中的混凝土结构设计占据重要的位置，所以，必须要提高设计人员的综合能力，并且不断优化设计方案。同时，也需要分析其中的不足之处，就像混凝土的配比问题以及混凝土的裂缝和渗漏等问题，都必须及时的进行解决，并制定详细的实施方案进而保证水利工程建设的质量。

参考文献：

[1]宋迪.试论水利工程建筑物结构设计的技术创新与实际应用[J].四川水泥，2016（10）：47.

[2]张居平.水利工程建筑物结构设计和处理办法解析[J].科技风，2015（11）：162-163.