摘要：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。 本文通过对目前水利工程中混凝土结构设计存在问题进行分析，结合多年工作经验，提出进行水利工程混凝土结构设计优化的对策，希望对水利工程建设中混凝土结构设计提供理论指导和技术支持。
关键词：水利工程；混凝土结构；稳定性；优化设计
1 混凝土结构的主要特点
在水利工程建筑之中，混凝土的结构尺寸相对偏大，整体跨度较小，和其他建筑物的混凝土结构设计需要的配筋率相比，实际取值非常小，但是数量比较大。大体积的水工混凝土结构水泥水化热比较大，当外部的温度产生一定变化之后，很容易导致其产生裂缝，所以在设计的时候，需要额外配置一些温度钢筋。部分混凝土的结构需要全部浸入水里面，或者冻融，因此其耐久性相对较差。目前，我国的水利工程建筑仍然存在大量很难进行计算的因素，使得其结构设计缺乏合理性，对工程本身的质量带来诸多影响。
2 在混凝土结构设计中普遍存在的问题分析
2.1 施工材料中的问题
要想获得混凝土质量的保证就一定要对其所用材料进行严格筛选，并且要严格把握材料配比，这样才能保证混凝土结构的质量，如果配比不当就可能会造成孔洞和气泡问题。通常混凝土结构的构成通常是水泥、碎石以及砂等，其中水泥的配比和质量对于混凝土的强度影响巨大。在原材料的配比中如果不能采用科学的配比，就会在搅拌过程中出现严重问题，导致混凝土的硬度不合适。如果在混凝土振捣过程中出现问题的话就会在混凝土的结构上出现一些孔洞，从而影响结构质量。
2.2 岔管设计存在问题
一般在进行水利工程施工中，在岔管设计问题上其本上复杂性加大，同样对施工技术的要求也相对较高。由于在设计时岔管结构复杂，所以一定要注重其设计的合理性，只有对其材料进行科学的选用，这样才能有效避免出现结构开裂。除了提升岔管设计的合理性，同时还应该注重其实际的复杂性，其可以影响到混凝土结构的受力，并引起变形，只有对其进行精准的计算，并通过监管和反馈的方式来提升其设计质量。
2.3 容易出现衬砌的渗漏问题
在现代的水利工程建设中另一突出问题就是结构的衬砌渗漏问题，经过长时间的大量调研发现，造成该问题的主要原因在于地基的稳定性方面，如果不能对地基进行较好的基础建设就会很容易出现一些裂缝和渗漏，从而造成衬砌沉陷，导致结构的渗漏问题。
4. 对混凝土结构进行设计优化的措施建议
4.1 要控制裂缝的产生
混凝土结构要想质量稳定首先就不能产生裂缝，在控制结构裂缝时要将重点放在一些容易发生弯拉的构件上面，对于水利工程就要将重点放在一些非常规构件上面，从而可以对裂缝的宽度进行控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对控制裂缝问题上就要对各构件的抗裂性能进行科学评估，根据各构件材料的受力变化来对制定相关的标准，另外还要结合水利工程的实际情况以及所选混凝土和钢筋的性能极限。
4.2 要保证混凝土原材料的科学配比
要保证混凝土的强度和质量，就一定要保证组成混凝土各种原材料的配比具有较高的科学性和合理性，只有这样才能保证混凝土不会出现气泡和麻面。为了防止在混凝土结构中出现气泡，在材料选用上首选就选择细度较高的天然砂，也可以是一些细度达标的人工砂，将所有原材料进行科学的配比，并且要对一些添加剂的用量要控制合理，同时还要做好对于混凝土的栈道和摊铺，保证摊铺的厚度在 30 ～ 50cm，在振捣过程中要注意振捣的频率和力度，在拔出振捣棒时一定要保持缓慢匀速，从而可以有助于防止产生气泡。对于混凝土结构中孔洞的控制，通常是要注意搅拌的力度和频率，只有保证混凝土具有较强的和易性，并将其进行分层摊铺，通过均匀的振捣，并应用模板对其进行固定。如果在该过程中一旦出现空洞需要对其进行物理清理，然后再用同质混凝土对其进行填堵；为了更好地防止出现漏筋，就要在钢筋的固定位置处将其焊牢，同时要保证保护层垫款的牢固性。
4.3 要对围岩结构的稳定性进行优化设计
对于水利工程中的混凝土结构，影响其质量的另一因素就是衬砌的方式和布局深度，在对其进行设计时一定要保证其能够承受住围岩的水压。因此，在对其进行优化设计时就一定要注意围岩的承载力，在该过程中首先就要保证覆盖厚度的最小性，如果结构中胃围岩厚度不足就可能会发生质量事故，从而造成渗水。在确定最小厚度时一定要关注其平缓以及陡坡的地表面，只有保证围岩承载力具有足够的强度才能采用不衬砌的施工方法。
4.4 注意优化衬砌设计
衬砌方式的选择要根据实际设计需求与围岩承载压力进行确定，在混凝土的结构设计中，衬砌的类型比较多，但从设计方面来说可以分为开裂衬砌与抗裂衬砌两部分。选择好衬砌方式以后，对钢筋混凝土衬砌与围岩联合作用进行模拟，形成一个二次应力场，在此基础上进行钢筋混凝土的支护，分析衬砌的变形、裂缝出现问题，进行岔管衬砌布局，尽量减少衬砌的配筋量，以便使其更好的应用于水利工程的建设中。
4.5 混凝土的温度计算
现在很多水工建设中，都会有温度裂缝的出现，一些大体积的混凝土温度计算问题是温度场计算、应力计算、混凝土抗裂性验算等。对于温度场和应力的计算一般采用限元、差分法求解，在进行应力计算时，需要加入因为混凝土变化而引起的应力松弛条件，经过优化后的温度计算已经适合与不同工程徐变计算公式，而且在不同的配比下通过试验值与计算值比较松弛系数。
结束语：
在水利工程之中，混凝土材料的应用率越来越高，其质量控制也成了焦点内容，从现阶段的实际情况而言，仍然存在一定的问题。为此，设计人员必须通过应用合理的方式进行处理，进而提升工程的整体质量。。
参考文献
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论文作者:苗洲,杨明,王鹏超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/5/16
标签：混凝土论文; 水利工程论文; 混凝土结构论文; 围岩论文; 裂缝论文; 对其论文; 优化设计论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;