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摘要：如果将水工看作一间房屋，那么混凝土结构则是这座房屋的基本框架，起着承受整个房间重量的重任。由此可见，混凝土结构的重要性。本文旨在借助工程实例，从混凝土的材料出发，对其进行结构、水闸、环境、安全等的优化设计。
关键词：水工；混凝土结构；优化设计
引言：
在今天，水利工程的应用范围愈加广泛，且行业实力始终保持上升趋势。但是，我们不可否认，该工程在进步的同时，仍然存在某些“漏洞”，例如：混凝土设计。因此，为了保证水工的安全性和可靠性，有关部门一定要注重对其的结构设计，保证其结构能够长久地发挥效应。
1、工程概况
现有一座水电站，拦水、排水、泄洪等设施完善。总蓄水量为0.463*110m3。在正常情况下，这座水电站的蓄水高度约为497m，容纳水量为0.334*112m3，装机容量约为101MW。自水电站建造至今，每年产生的电量始终维持在3.498*112kw·h上下。根据国家工程规模划分的规定，该水电站规模等级为三等，占据整个工程层级塔的最中间位置。因工程所在地不属于板块运动中心，受地震影响可能性较小，因此，本次设计将地质灾害因素排除在外。
2、混凝土材料
水工，见字见义，这种工程的建造和运行环境都离不开水，这就间接决定了水工材料的性质，即必须要防水。因此在，在综合考虑经济、质量、安全等因素之后，混凝土材料脱颖而出，成为构建这种工程的最佳材料。
混凝土，“混”是指其材料特点，即其并不是由某种单一的物质组成，而是综合了沙和水泥等各种材料。“凝”是指其材料性质，即其十分具有粘合性。在运用这种材料时，施工队伍首先要对其各组成部分进行质检，保证材料的规格、硬度等符合施工需求，能够承受预期施工压力。只有在确保性质检测过关后，队伍才能进行下一步工作。
还有，我们还需要对混凝土的配比进行检查，保证各项材料之间的配比值与设计相符，具备良好的粘结性和弹性，能够适应水工施工和运行的各种变化及压力。
3、设计基础
3.1结构极限
这主要体现在两个层面：时间和承压。对于时间极限，即是指混凝土能够发挥实际作用的最大年限。在进行这部分设计时，设计者要综合考虑技术、造价、材料等方面内容，提升材料制作和施工的质量，确保材料能够最长时间的发挥效用。对于承压极限，即是指材料承受重力、压力及外界损害力等的最大值。一旦施工强度超出材料的这种最大范围值，就很容易出现工程坍塌、裂缝等现象，降低工程的可靠性和安全性。因此，在实际设计时，设计者一定要对施工环境进行细致考察，并明确施工的各个环节及需求，选择承压值最合理的材料，保证材料实际承压值始终处于可控状态，进而提升结构的稳定性和安全性。
3.2裂缝预防
在实际运行阶段，由于水、温度、风等因素的侵害，水工建筑经常会出现一些裂缝，降低其使用质量。因此，在对工程进行设计时，设计者一定要具备“先见之明”，预先对可能出现裂缝的地方进行标注，并设计出能够有效减少裂缝危害的措施，以此保证水工的长时性和可靠性。
一般来说，裂缝产生的地点主要集中在弯拉型构件处，因为水工施工和运行环境的特殊性，使得其施工材料也具有某种特殊性，例如：杆件。因此，对裂缝进行预先估计，明确工程对裂缝的可接受范围十分重要。所以，设计者在工程开始之前，一定要综合考虑各结构出现裂缝的可能性，并对这种可能性进行合理的推断，明确裂缝产生的条件。至于这种条件如何推断，则需要借助公式，下图即为各公式的结果对比：
3.3伸缩缝预留
在水闸设计中，设计者不仅需要考虑其结构组成，形成“水工+建筑”的结构模式，还要对各结构的伸缩空间进行考虑，以此保证其在后期运行中的高效化。对于伸缩缝的设计，则需要考虑以下几个问题：第一是结构标准是否具有长时性特点；第二是结构是否发生变化；第三是平面结构是否十分具有难度。
4、水闸设计
4.1消力池排水孔
消力池，顾名思义，即是减小、缓解下泄水流冲击力的水池，它能有效减少水流对水工建筑的冲击，进而保证水闸作用的正常发挥。但是，如果该水池中间积水严重，就无法对下泄流产生有效的拦截及消能作用。因此，对其进行排水孔设置十分重要。出于消力池的结构考虑，设计者在进行排水设计时，可在其末端设置排水孔，减少水流在急速流动中产生的冲击力，保证底板始终处于平稳状态。
4.2倒墙排水孔
出于排水有效性考虑，设计者还可以在水工的侧墙设置孔洞，并在其后方安装滤水板，形成排水途径的多样化。同时，为了保证侧墙在排水时不会产生漏水等现象，设计者可以在水闸进口处设置孔洞，延长水流的线路，在流动中逐渐消磨其冲刷力。
4.3止水伸缩缝
对于该种问题，其产生原因不在于外界的干扰，而是取决于施工过程中的管理效应。因此，负责人在进行该部分施工时，一定要注意形成材料一技术一质量一安全的链条式管理模式，保证伸缩缝的止水效应能够正常发挥。
5、温度、湿度计算
对混凝土而言，温度和湿度对其的影响无可取代。因此，在对混凝土进行结构设计时，设计者还需要考虑该结构对外界环境的应变能力如何，以及怎样的弹性范围才最适宜于当下环境，这就需要借助弹性公式。
6、安全监控
在水工正式运行后，相关部门还要对其进行安全监控，制定严格的日检、周检、月检规则，并明确检查的重点和危险机制。一旦水工某个环节出现问题，有关部门一定要及时展开评议会议，制定出最合理的补救措施，保证水工能够在短时间内继续发挥效应。这样，水工防护才能做到及时性和有效性。
7、結束语
在今天，水和电已经成为人们生活的“双重支撑”。作为水和电产生的最重要源头之一，水工的重要性不言而喻。而在水工中，混凝土占据的地位更是显赫。因此，设计者在进行水工设计时，一定要综合考虑混凝土使用的各项需求，设计出最精确有效的混凝土结构框图。
关键词：水工；混凝土结构；优化设计
引言：
在今天，水利工程的应用范围愈加广泛，且行业实力始终保持上升趋势。但是，我们不可否认，该工程在进步的同时，仍然存在某些“漏洞”，例如：混凝土设计。因此，为了保证水工的安全性和可靠性，有关部门一定要注重对其的结构设计，保证其结构能够长久地发挥效应。
1、工程概况
现有一座水电站，拦水、排水、泄洪等设施完善。总蓄水量为0.463*110m3。在正常情况下，这座水电站的蓄水高度约为497m，容纳水量为0.334*112m3，装机容量约为101MW。自水电站建造至今，每年产生的电量始终维持在3.498*112kw·h上下。根据国家工程规模划分的规定，该水电站规模等级为三等，占据整个工程层级塔的最中间位置。因工程所在地不属于板块运动中心，受地震影响可能性较小，因此，本次设计将地质灾害因素排除在外。
2、混凝土材料
水工，见字见义，这种工程的建造和运行环境都离不开水，这就间接决定了水工材料的性质，即必须要防水。因此在，在综合考虑经济、质量、安全等因素之后，混凝土材料脱颖而出，成为构建这种工程的最佳材料。
混凝土，“混”是指其材料特点，即其并不是由某种单一的物质组成，而是综合了沙和水泥等各种材料。“凝”是指其材料性质，即其十分具有粘合性。在运用这种材料时，施工队伍首先要对其各组成部分进行质检，保证材料的规格、硬度等符合施工需求，能够承受预期施工压力。只有在确保性质检测过关后，队伍才能进行下一步工作。
还有，我们还需要对混凝土的配比进行检查，保证各项材料之间的配比值与设计相符，具备良好的粘结性和弹性，能够适应水工施工和运行的各种变化及压力。
3、设计基础
3.1结构极限
这主要体现在两个层面：时间和承压。对于时间极限，即是指混凝土能够发挥实际作用的最大年限。在进行这部分设计时，设计者要综合考虑技术、造价、材料等方面内容，提升材料制作和施工的质量，确保材料能够最长时间的发挥效用。对于承压极限，即是指材料承受重力、压力及外界损害力等的最大值。一旦施工强度超出材料的这种最大范围值，就很容易出现工程坍塌、裂缝等现象，降低工程的可靠性和安全性。因此，在实际设计时，设计者一定要对施工环境进行细致考察，并明确施工的各个环节及需求，选择承压值最合理的材料，保证材料实际承压值始终处于可控状态，进而提升结构的稳定性和安全性。
3.2裂缝预防
在实际运行阶段，由于水、温度、风等因素的侵害，水工建筑经常会出现一些裂缝，降低其使用质量。因此，在对工程进行设计时，设计者一定要具备“先见之明”，预先对可能出现裂缝的地方进行标注，并设计出能够有效减少裂缝危害的措施，以此保证水工的长时性和可靠性。
一般来说，裂缝产生的地点主要集中在弯拉型构件处，因为水工施工和运行环境的特殊性，使得其施工材料也具有某种特殊性，例如：杆件。因此，对裂缝进行预先估计，明确工程对裂缝的可接受范围十分重要。所以，设计者在工程开始之前，一定要综合考虑各结构出现裂缝的可能性，并对这种可能性进行合理的推断，明确裂缝产生的条件。至于这种条件如何推断，则需要借助公式，下图即为各公式的结果对比：
3.3伸缩缝预留
在水闸设计中，设计者不仅需要考虑其结构组成，形成“水工+建筑”的结构模式，还要对各结构的伸缩空间进行考虑，以此保证其在后期运行中的高效化。对于伸缩缝的设计，则需要考虑以下几个问题：第一是结构标准是否具有长时性特点；第二是结构是否发生变化；第三是平面结构是否十分具有难度。
4、水闸设计
4.1消力池排水孔
消力池，顾名思义，即是减小、缓解下泄水流冲击力的水池，它能有效减少水流对水工建筑的冲击，进而保证水闸作用的正常发挥。但是，如果该水池中间积水严重，就无法对下泄流产生有效的拦截及消能作用。因此，对其进行排水孔设置十分重要。出于消力池的结构考虑，设计者在进行排水设计时，可在其末端设置排水孔，减少水流在急速流动中产生的冲击力，保证底板始终处于平稳状态。
4.2倒墙排水孔
出于排水有效性考虑，设计者还可以在水工的侧墙设置孔洞，并在其后方安装滤水板，形成排水途径的多样化。同时，为了保证侧墙在排水时不会产生漏水等现象，设计者可以在水闸进口处设置孔洞，延长水流的线路，在流动中逐渐消磨其冲刷力。
4.3止水伸缩缝
对于该种问题，其产生原因不在于外界的干扰，而是取决于施工过程中的管理效应。因此，负责人在进行该部分施工时，一定要注意形成材料一技术一质量一安全的链条式管理模式，保证伸缩缝的止水效应能够正常发挥。
5、温度、湿度计算
对混凝土而言，温度和湿度对其的影响无可取代。因此，在对混凝土进行结构设计时，设计者还需要考虑该结构对外界环境的应变能力如何，以及怎样的弹性范围才最适宜于当下环境，这就需要借助弹性公式。
6、安全监控
在水工正式运行后，相关部门还要对其进行安全监控，制定严格的日检、周检、月检规则，并明确检查的重点和危险机制。一旦水工某个环节出现问题，有关部门一定要及时展开评议会议，制定出最合理的补救措施，保证水工能够在短时间内继续发挥效应。这样，水工防护才能做到及时性和有效性。
7、結束语
在今天，水和电已经成为人们生活的“双重支撑”。作为水和电产生的最重要源头之一，水工的重要性不言而喻。而在水工中，混凝土占据的地位更是显赫。因此，设计者在进行水工设计时，一定要综合考虑混凝土使用的各项需求，设计出最精确有效的混凝土结构框图。