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摘 要：水利工程的建设简单来讲就是对水工建筑物的建设过程，水工建筑物的类型主要包括水闸、渡槽、溢洪道等几种，通过各种设施的相互配合和作用来实现对地表水的调度和控制。因此在水利工程中，为了避免洪涝干旱等灾害的出现，合理的结构设计就显得尤为重要。同时水利工程也是一项规模较大、建设工期长、工程质量和使用年限有着一定要求工程，在这个过程中混凝土的结构设计会直接影响到水利工程的施工进度和总体质量。其中混凝土结构的耐用性、持久性和设计的合理性等问题都是在水利工程中必须解决的，基于此，本文对水利工程中混凝土结构的优化设计策略展开了分析。
关键词：水利工程;混凝土;结构优化;设计策略分析
随着时代的不断进步，我国水利工程建设项目的数量及规模等都呈现出了日益扩大的现象，虽然水利工程的存在会为我国的经济发展带来积极的影响，但由于其规模越来越大，给相关设计人员带来了一系列难题。在水利工程混凝土结构的设计过程中，最为突出的问题主要有：水热化及应力太过集中，从而引发裂缝的产生;设计人员在针对混凝土结构进行设计的过程中，经常会秉承自身的经验，不根据相关设计标准来完成设计工作。在这样的设计背景下，混凝土结构根本无法在水利工程中发挥自身作用，同时水利工程的质量也难以得到保障。
1.水利工程的混凝土结构
1.1水利工程的内容和结构要求
水利工程建設的目的，是为了对水资源进行控制和保护，当洪涝和旱灾即将来临时及时调配地表水和地下水，以避免灾难的发生。水利工程的特点是建设施工的周期长、工程量巨大、工程规模涉足庞大，因此在水利工程的建设过程中往往会遇到许多的问题和困难。近些年来随着混凝土结构的发展，将混凝土结构应用在水利工程中为工程的建造提供了诸多便利，水利工程的质量也有了明显的提升。但目前来看，水利工程中混凝土结构的设计还没有达到很高的水平，其中仍存在一些问题需要研究人员在研究过程中有技术性的突破，才能更好地把控水利工程中的混凝土结构设计。
1.2水利工程中混凝土的结构特点
相较于其他工程中的混凝土结构，水利工程中的混凝土结构具有尺寸大、跨度小、数量多、配筋率取值较小等特点。从技术上来说，体积越大的水工混凝土结构，其水泥的热化比也较大，这也就意味着当外界的温度发生变化时，混凝土产生裂缝的几率也更大，因此在结构设计上就需要设置更多的温度钢筋。在水利工程中，不止有地表混凝土结构，还会有水下混凝土结构，在水下的混凝土长期浸泡在水中，水中的微生物和酸碱盐等会对其造成腐蚀，水中杂质的冲击也会对混凝土的结构造成冲击，因此水下混凝土的耐久性和寿命难以得到保障。我国水利工程中混凝土结构设计还不够完善的原因是在该工程中还有许多无法预算和预估的地方，在设计的过程中也就无法有针对性地对混凝土结构进行优化和改良处理，工程的质量也会大打折扣。
1.3混凝土的结构应用
在我国的许多大型水利工程中都有应用到混凝土结构，其中较为知名的就有三峡水电站和南水北调大工程。随着环境的改变和地形地貌的不同，水利工程的质量要求也越来越严格，混凝土结构的稳定性难以满足工程的需求和需要，尤其在一些地势复杂或环境恶劣的地区，混凝土结构设计的合理性更直接影响到整个工程的质量。为了保证水利工程的总体质量，就必须在发展的过程中不断对混凝土结构进行优化设计，让其在水利工程中发挥积极有效的作用。
2.水利工程中混凝土结构的优化设计策略
2.1混凝土裂缝控制
对混凝土的裂缝进行控制不仅要控制混凝土结构的承载能力，而是要在前期的准备阶段就开始全面了解水利工程的环境情况，包括水面的荷载性质和水压力等参数。水工混凝土的裂缝控制一般都要采用非常规的杆件，在进行构建的裂性评估之后，根据断面的情况来制定裂缝的宽度标准，在设计时选用承载力和极限能力满足要求的钢筋混凝土，保证在实际应用时设计方案合理，施工技术达标。
2.2合理配置混凝土原料
在配置混凝土原料之前，首先要选择符合施工要求的原材料，例如砂一般采用细度模数在2.0-3.0范围内的天然砂或人工砂，在按照施工要求标准设定好原材料配比值之后，要严格按照配比要求来增加其他原材料的剂量。在混凝土搅拌时要搅拌均匀，保证混凝土的易和性符合要求，防止搅拌过程中出现孔洞;在振捣过程中要注意节奏，缓慢拔出，振捣均匀，防止气泡的出现;在摊铺是一般将混凝土的厚度控制在30cm-50cm之间，且用分层摊铺的形式保证模板支撑的牢靠。
2.3围岩结构稳定性优化
要优化混凝土的结构，还要解决围岩所要承受的压力的问题，在这个过程中首先要确定一个合理的围岩的厚度，围岩的厚度太薄容易导致工程渗水或坍塌，围岩的承载力不够也无法对抗水压长期施加的压力，极易导致事故发生。因此在优化混凝土结构之前，一定要先优化围岩的结构稳定性。同时围岩的结构与衬砌的设计也是密不可分的，在下文中将介绍到衬砌设计的优化策略。
2.4衬砌设计的优化
在混凝土结构设计中，衬砌的类型和方式比较多，但要选择合适的衬砌方式，还需要在确定好围岩承载压力的参数之后，按照实际的设计需求选择科学合理的衬砌方式。在衬砌方式中最重要的两个部分分别是开裂衬砌和抗裂衬砌，选择好合适的衬砌方案之后，首先要用所选的方式进行模拟测试，保证在试验的过程中混凝土的支护能够发挥作用，且在压力的作用下衬砌不会出现变形或裂缝。要充分保证岔管衬砌的布局合理，在有质量保证和安全保证的前提下尽可能减少配筋量，从而保证钢筋混凝土衬砌和围岩的联合作用能够在水利工程的建设中发挥良好的作用。
结语
混凝土在水利工程中的应用面积和范围十分广泛，这也是混凝土结构的质量会直接影响到水利工程整体建设水平的最大原因。在混凝土施工的过程中，不仅会受到自身材料、设计、施工的影响，还会周到周围环境和温度的影响。为了提高混凝土结构的强度，就需要不断对建筑体系的设计进行更新，以防出现裂缝或渗漏的现象。混凝土结构的优化设计涉及到的技术问题和施工问题覆盖了方方面面，也只有全面纵观全盘、随机应变，才能让水利工程的总体质量有所保障。
参考文献：
[1]张志刚，邓钦，水利工程中混凝土结构的优化设计[J]，珠江水运，2015（01）：84-85.
（山东弘润水利建设集团有限公司，山东 聊城 252000）
关键词：水利工程;混凝土;结构优化;设计策略分析
随着时代的不断进步，我国水利工程建设项目的数量及规模等都呈现出了日益扩大的现象，虽然水利工程的存在会为我国的经济发展带来积极的影响，但由于其规模越来越大，给相关设计人员带来了一系列难题。在水利工程混凝土结构的设计过程中，最为突出的问题主要有：水热化及应力太过集中，从而引发裂缝的产生;设计人员在针对混凝土结构进行设计的过程中，经常会秉承自身的经验，不根据相关设计标准来完成设计工作。在这样的设计背景下，混凝土结构根本无法在水利工程中发挥自身作用，同时水利工程的质量也难以得到保障。
1.水利工程的混凝土结构
1.1水利工程的内容和结构要求
水利工程建設的目的，是为了对水资源进行控制和保护，当洪涝和旱灾即将来临时及时调配地表水和地下水，以避免灾难的发生。水利工程的特点是建设施工的周期长、工程量巨大、工程规模涉足庞大，因此在水利工程的建设过程中往往会遇到许多的问题和困难。近些年来随着混凝土结构的发展，将混凝土结构应用在水利工程中为工程的建造提供了诸多便利，水利工程的质量也有了明显的提升。但目前来看，水利工程中混凝土结构的设计还没有达到很高的水平，其中仍存在一些问题需要研究人员在研究过程中有技术性的突破，才能更好地把控水利工程中的混凝土结构设计。
1.2水利工程中混凝土的结构特点
相较于其他工程中的混凝土结构，水利工程中的混凝土结构具有尺寸大、跨度小、数量多、配筋率取值较小等特点。从技术上来说，体积越大的水工混凝土结构，其水泥的热化比也较大，这也就意味着当外界的温度发生变化时，混凝土产生裂缝的几率也更大，因此在结构设计上就需要设置更多的温度钢筋。在水利工程中，不止有地表混凝土结构，还会有水下混凝土结构，在水下的混凝土长期浸泡在水中，水中的微生物和酸碱盐等会对其造成腐蚀，水中杂质的冲击也会对混凝土的结构造成冲击，因此水下混凝土的耐久性和寿命难以得到保障。我国水利工程中混凝土结构设计还不够完善的原因是在该工程中还有许多无法预算和预估的地方，在设计的过程中也就无法有针对性地对混凝土结构进行优化和改良处理，工程的质量也会大打折扣。
1.3混凝土的结构应用
在我国的许多大型水利工程中都有应用到混凝土结构，其中较为知名的就有三峡水电站和南水北调大工程。随着环境的改变和地形地貌的不同，水利工程的质量要求也越来越严格，混凝土结构的稳定性难以满足工程的需求和需要，尤其在一些地势复杂或环境恶劣的地区，混凝土结构设计的合理性更直接影响到整个工程的质量。为了保证水利工程的总体质量，就必须在发展的过程中不断对混凝土结构进行优化设计，让其在水利工程中发挥积极有效的作用。
2.水利工程中混凝土结构的优化设计策略
2.1混凝土裂缝控制
对混凝土的裂缝进行控制不仅要控制混凝土结构的承载能力，而是要在前期的准备阶段就开始全面了解水利工程的环境情况，包括水面的荷载性质和水压力等参数。水工混凝土的裂缝控制一般都要采用非常规的杆件，在进行构建的裂性评估之后，根据断面的情况来制定裂缝的宽度标准，在设计时选用承载力和极限能力满足要求的钢筋混凝土，保证在实际应用时设计方案合理，施工技术达标。
2.2合理配置混凝土原料
在配置混凝土原料之前，首先要选择符合施工要求的原材料，例如砂一般采用细度模数在2.0-3.0范围内的天然砂或人工砂，在按照施工要求标准设定好原材料配比值之后，要严格按照配比要求来增加其他原材料的剂量。在混凝土搅拌时要搅拌均匀，保证混凝土的易和性符合要求，防止搅拌过程中出现孔洞;在振捣过程中要注意节奏，缓慢拔出，振捣均匀，防止气泡的出现;在摊铺是一般将混凝土的厚度控制在30cm-50cm之间，且用分层摊铺的形式保证模板支撑的牢靠。
2.3围岩结构稳定性优化
要优化混凝土的结构，还要解决围岩所要承受的压力的问题，在这个过程中首先要确定一个合理的围岩的厚度，围岩的厚度太薄容易导致工程渗水或坍塌，围岩的承载力不够也无法对抗水压长期施加的压力，极易导致事故发生。因此在优化混凝土结构之前，一定要先优化围岩的结构稳定性。同时围岩的结构与衬砌的设计也是密不可分的，在下文中将介绍到衬砌设计的优化策略。
2.4衬砌设计的优化
在混凝土结构设计中，衬砌的类型和方式比较多，但要选择合适的衬砌方式，还需要在确定好围岩承载压力的参数之后，按照实际的设计需求选择科学合理的衬砌方式。在衬砌方式中最重要的两个部分分别是开裂衬砌和抗裂衬砌，选择好合适的衬砌方案之后，首先要用所选的方式进行模拟测试，保证在试验的过程中混凝土的支护能够发挥作用，且在压力的作用下衬砌不会出现变形或裂缝。要充分保证岔管衬砌的布局合理，在有质量保证和安全保证的前提下尽可能减少配筋量，从而保证钢筋混凝土衬砌和围岩的联合作用能够在水利工程的建设中发挥良好的作用。
结语
混凝土在水利工程中的应用面积和范围十分广泛，这也是混凝土结构的质量会直接影响到水利工程整体建设水平的最大原因。在混凝土施工的过程中，不仅会受到自身材料、设计、施工的影响，还会周到周围环境和温度的影响。为了提高混凝土结构的强度，就需要不断对建筑体系的设计进行更新，以防出现裂缝或渗漏的现象。混凝土结构的优化设计涉及到的技术问题和施工问题覆盖了方方面面，也只有全面纵观全盘、随机应变，才能让水利工程的总体质量有所保障。
参考文献：
[1]张志刚，邓钦，水利工程中混凝土结构的优化设计[J]，珠江水运，2015（01）：84-85.
（山东弘润水利建设集团有限公司，山东 聊城 252000）