摘要：針對水工建筑結構設計中存在的主要問題, 進行科學的分析, 并簡要介紹了加強水工建筑結構設計的重要價值, 提出水工建筑的結構設計與處理方法, 能夠保證水工建筑結構可靠性與穩(wěn)定性得到雙重提升, 延長水工建筑物的使用壽命, 希望能夠為相關工作人員提供良好借鑒。
關鍵詞：水工建筑物; 水工建筑結構設計;
水工建筑結構設計是一項綜合性特別強的學科, 最近幾年來, 我國的水工建筑結構設計比較注重人文性、功能性與安全性, 在水工建筑結構設計環(huán)節(jié), 設計人員要綜合考慮多項因素, 結合豐富的設計經(jīng)驗, 制定更為完善的水工建筑結構設計方案, 保證水工建筑結構設計中存在的問題得到更好處理。鑒于此, 本文重點研究水工建筑結構設計與處理措施。
1 、加強水工建筑結構設計的重要價值
在水工建設施工過程之中, 加強水工建筑物結構設計至關重要, 水工建筑結構設計是施工的基礎, 如果水工建筑結構設計方案存在缺陷, 會對水工建筑物施工質量產(chǎn)生較大影響。所以, 做好水工建筑結構設計工作特別關鍵。因為水工建筑物結構設計難度比較大, 對設計人員的要求特別高, 設計人員要嚴格要求自己, 運用先進的水工建筑結構設計理念進行設計, 保證水工建筑結構設計方案得到有效實施。
另外, 通過不斷加強水工建筑物結構設計, 能夠有效降低水工建筑物結構施工成本, 保證水工建筑物能夠更好的投入到使用當中。因為水工建筑物結構比較復雜, 設計人員要結合水工建筑物結構特點, 對既有的水工建筑結構設計方案進行優(yōu)化, 保證水工建筑物結構更為可靠。
2、 水工建筑的結構設計與處理方法研究
2.1、 水工建筑不均勻沉陷設計與處理方法
水工建筑物結構出現(xiàn)不均勻沉降, 主要是該地區(qū)的地質條件有關, 軟土地基比較常見。軟土地基具有含水率大、孔隙比高、壓縮性較強的特點, 而且其固結時間比較長、透水性較差, 使得軟土地基固結沉降時間過長, 水工建筑物長時間運行, 受軟土地基的影響, 會出現(xiàn)較為明顯的變形與不均勻沉降, 降低水工建筑物的使用效果, 嚴重的區(qū)域還會出現(xiàn)大面積沉降。水工建筑結構設計人員要明確軟土地基覆蓋范圍與軟弱度, 制定針對性較強的結構設計方案[1]。
對于水工建筑結構設計者來講, 要明確軟土的覆蓋范圍, 如果水工建筑物的軟土覆蓋范圍比較小, 可以采用一般加固設計方法進行設計, 比如排水固結法、換填施工法等等。換填加固設計法, 通過將軟土層換為含水率比較低、密實度比較好的土層, 保證水工建筑物的路基與路面結構更為可靠、安全。墊層施工法比較適用于軟土地基分布范圍小的水工建筑物。設計人員也可以直接在軟土層表層鋪設砂土, 保證軟土地基中的水分有效排出, 真正達到地基加固的目的。如果水工建筑物的軟土層深度比較大, 則不宜采用換填施工法。
如果水工建筑軟土覆蓋范圍比較大, 深度也比較大, 可以運用水泥攪拌樁與強夯法、灌漿加固方法進行施工, 保證水工建筑物軟土地基承載力得到進一步提升。例如, 水泥攪拌樁加固方法的應用, 其原理比較簡單, 通過在軟土地基內部植入適量樁體, 樁體和周圍的土層有效黏結, 形成承載力比較好的樁基結構, 能夠保證軟土地基可靠性得到更好提升, 樁基和軟土的承載力得到雙重提高, 進而延長水工建筑結構的使用壽命。
2.2、 大體積混凝土開裂設計與處理方法
和常規(guī)的混凝土結構相比較來講, 大體積混凝土結構的厚度、長度與寬度比值存在較大差異, 其相對厚度比較小, 混凝土澆筑施工環(huán)節(jié), 特別容易出現(xiàn)水化熱現(xiàn)象。大體積水工建筑物表面所散發(fā)的熱量大于內部散發(fā)的熱量值, 混凝土內部與外部溫差過大, 產(chǎn)生較為顯著的溫度應力, 使得混凝土出現(xiàn)大面積的裂縫, 防止水工建筑物出現(xiàn)結構失穩(wěn)現(xiàn)象。
為了避免大體積混凝土出現(xiàn)裂縫, 設計人員要明確大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因, 因為水泥水化放熱、外界環(huán)境溫度出現(xiàn)變化, 或者混凝土養(yǎng)護不到位等, 大體積混凝土均出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因如下:
(1) 水泥水化熱。如果水泥出現(xiàn)水化熱現(xiàn)象, 混凝土內部與外部額熱量不均勻, 內部水泥水化放熱速度比較慢, 在具體的施工環(huán)節(jié), 大體積混凝土內部水泥水化熱量積累過多, 溫度快速上升, 特別容易出現(xiàn)大面積裂縫, 降低水工建筑結構的安全性。
(2) 外界環(huán)境因素。因為水泥水化熱現(xiàn)象較為明顯, 大體積混凝土內部溫度能夠達到70℃～80℃左右, 一旦外界環(huán)境溫度驟然下降, 混凝土出現(xiàn)裂縫風險的概率增大[3]。
(3) 混凝土自身的收縮特性。在澆筑大體積混凝土時, 如果外界環(huán)境溫度過低, 混凝土表面和外界環(huán)境熱交換過于頻繁, 使得大體積混凝土水分蒸發(fā)速度過快, 大體積混凝土特別容易出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。
(4) 混凝土養(yǎng)護不到位。結合外界環(huán)境溫度對混凝土裂縫產(chǎn)生的影響, 如果養(yǎng)護不到位, 大體積混凝土也會出現(xiàn)大面積裂縫, 例如, 混凝土的養(yǎng)護濕度與溫度控制不合理, 均會引發(fā)裂縫。
為了減少大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生, 在水工建筑物設計環(huán)節(jié), 設計人員可以從以下幾方面進行設計:
(1) 對混凝土水泥種類與配合比、含泥量進行優(yōu)化設計, 有效減少水泥水化熱現(xiàn)象的發(fā)生, 提升水工建筑物大體積混凝土的抗拉強度。還要加大混凝土表面溫度與濕度的控制力度, 盡可能減少溫差, 保證水工建筑結構更為完整, 減低水工建筑結構失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生概率。
(2) 加強絕熱保溫。如果外界環(huán)境溫度比較低, 要對大體積混凝土表面采取絕熱保溫措施, 防止混凝土內部與外部溫差過大, 避免大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。
上述措施在水工建筑結構設計環(huán)節(jié)就要考慮, 使得大體積混凝土澆筑質量全面提升, 防止混凝土出現(xiàn)較大裂縫[4]。
2.3、 水工建筑滲漏設計與處理方法
水工建筑需要在深水環(huán)境中運行, 若設計方案不合理, 存在較多缺陷, 水工建筑物在運行的過程當中, 很容易出現(xiàn)壓力過大引發(fā)大面積滲漏現(xiàn)象, 滲流會產(chǎn)生較大的滲透壓力, 對水工建筑物的可靠性產(chǎn)生一定影響。水工建筑結構滲漏原因比較多, 分別是設計不當引發(fā)的沉降縫與伸縮縫, 若沒有采用質量比較好的材料, 在水壓力與沖刷的作用之下, 很容易出現(xiàn)大面積滲漏。如果水工建筑物出現(xiàn)大面積的開裂, 在外界壓力作用之下, 很容易出現(xiàn)滲流通道。
對于水工建筑結構設計人員來說, 在制定設計方案時, 要特別重視變形縫防滲設計問題, 并結合水工建筑結構止水防滲要求, 盡可能選擇性能比較好的防水止水施工材料。在設計環(huán)節(jié), 盡可能減少裂縫的出現(xiàn), 降低滲漏通道的發(fā)生概率。需要提前設計好防滲漏加固方案。水工建筑物結構在運行的過程之中, 如果出現(xiàn)滲漏問題, 要及時修復, 防止病害問題加劇[5]。
3 、結束語
綜上所述, 通過對水工建筑的結構設計與處理方法進行合理分析, 例如水工建筑不均勻沉陷設計與處理方法、大體積混凝土開裂設計與處理方法、水工建筑滲漏設計與處理方法等等, 能夠保證水工建筑物結構設計方案得到有效實施, 提高水工建筑結構的安全性與穩(wěn)定性。
參考文獻
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