水利工程中混凝土结构的优化设计方法研究

张丽杰

摘 要： 混凝土结构是水利工程主要的结构，但在设计方面还存在一定的问题，影响到水利工程的使用寿命。因此，在设计环节，设计人员必须重视混凝土结构的优化设计。本文就对水利工程中混凝土结构的优化设计方法进行了探讨，仅供参考。

关键词： 水利工程;混凝土结构;优化设计方法

【中图分类号】TV33 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.061

前言：水利工程是一项关系到国计民生的工程，其建设简单来讲就是建设相应的水工建筑物，如水闸、渡槽以及溢洪道等，通过这些水工设施的相互配合与作用，实现对地表水资源的控制和调度，以有效解决洪涝干旱等灾害现象。因此，水利工程的结构设计工作十分重要。随着时代的发展，我国的水利工程规模越来越大，对建设的工期、工程施工质量以及使用年限都有着越来越严格的要求。为了满足要求，作为水利工程中影响工程质量和进度的混凝土，就必须考虑其结构的耐用性和持久性，确保其设计的合理性，避免混凝土的材料配比不合理，导致混凝土结构容易出现孔洞、麻面等质量问题;或者是结构设计不合理，导致水热化或应力过于集中而出现结构裂缝的现象。

1 科学进行混凝土的原料配置设计

在水利工程施工建设中，为了确保混凝土结构的质量符合设计施工要求，首先必须科学进行混凝土的原料配置设计，只有科学进行混凝土的原料配置设计，才能有效减少施工中出现气泡（见图1）、孔洞以及麻面等质量问题，从而减少后期调整维护的操作，节省成本投入。

针对混凝土结构气泡问题，设计人员可以选择细度模数在2.0～3.0范围之内的天然砂或人工砂，然后根据混凝土的配合比进行剂量控制，并酌情添加一定量的外加剂，以促进混凝土摊铺及振捣等操作的顺利展开。

因此，在混凝土搅拌环节，工作人员必须保证搅拌的均匀性达到相应的标准，以保证混凝土保持良好的和易性。

2 控制混凝土结构裂缝的出现

在水利工程混凝土结构施工设计方案中，裂缝是一种比较常见的问题，因此，在设计优化时，设计人员必须重点关注这一方面的内容，采取科学、有效的防治措施，控制混凝土结构裂缝产生的部位及数量。在具体操作中，首先，设计人员需要在混凝土结构设计中科学计算混凝土的承载力，以有效避免裂缝的出现。如果裂缝的出现无法避免，也必须采取有效的措施，让裂缝的位置及数量保持在可控的范围内。一般情况下，设计人员可以根据水利工程施工现场的基础环境，对荷载性质以及水压力变化等因素进行科学操控，同时，对钢筋及混凝土的极限承受力进行准确测定。在当前的水利工程施工建设中，水工建筑中一些非常规的杆件，如弯拉构件，对裂缝的要求十分严格，要想有效控制比较棘手，这对这样的构件，可以依据次构件的断面作用力变化指数，合理设置裂纹的开度标准，让裂缝尺度的控制变得更为专业和科学，从而保证产生的裂缝不会影响到工程项目主体结构的稳定性，进而确保施工的质量。

3 优化围岩结构的稳定性设计

在水利工程中，围岩结构也是混凝土结构重要的组成部分，对围岩结构的布局深度及衬砌方式直接影响到混凝土结构的优劣。因此，要想优化水利工程中混凝土的结构，首先可以从优化围岩结构的布局深度这个方面来进行。首先，针对围岩结构的布局深度的优化，设计人员要科学估算围岩承担的水压力能力指标，尽量保证水压力指标不超出围岩结构的承受范围。其次，在测量并确定围岩结构最小厚度时，设计人员应根据平缓地表面与陡坡表面上台准则进行科学测量并确定，以此保证围岩结构的承载力，这样就可以为后续的应用不衬砌、限裂或非限裂混凝土衬砌的方法奠定坚实的基础，从而有效优化混凝土结构，获得较好的施工效果。

4 优化衬砌技术方案设计

正如笔者在前文所述，对衬砌技术方案的优化选择也是确保混凝土结构设计优化的方法之一。在进行衬砌技术方案设计优化时，设计人员必须保证选择的衬砌方式能够满足实际的设计和施工需求，同时还要综合围岩结构的水压力承载指标来进行，从而科学选定衬砌的方式。在实际设计中，设计人员可以根据水利工程实际的建设需求科学进行衬砌方案的选择。在合理选择衬砌技术方案后，设计人员还要对钢筋混凝土的衬砌与围岩之间产生的联合作用进行必要的试验模拟，构建一个二次应力场，并对其进行支护，以有效解决衬砌操作中出现的变形及裂缝问题，从而保证水利工程建设施工的效果。

结语：综上所述，在水利工程中对混凝土结构的设计进行优化，能保障工程的质量，提升水利工程的使用寿命。在进行优化时，设计人员应科学进行混凝土的原料配置设计，控制混凝土结构裂缝的出现，优化围岩结构的稳定性设计，优化衬砌技术方案设计，这样才能提升水利工程项目施工的质量，促进水利工程项目建设工作的顺利进行。

参考文献

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