摘要：水利工程是关系到国计民生的基础工程，其结构的稳定性直接关系到工程的质量，随着设计工艺的不断提升，我国水利工程在结构方面的稳定行得到了提升。对于比较大型的水利工程而言，在进行混凝土施工具有很强的工作难度，所以需要在工作要对其进行不断的优化。本文对混凝土结构设计中存在的主要问题进行了分析，并结合实践提出了相应优化措施，希望能够提升水利工程中混凝土结构的稳定性，保证水利工程的质量。
关键词：水利工程；混凝土结构；稳定性；优化设计
当前我国水利工程数量和规模不断扩大，工程结构中主要以混凝土结构为主，虽然混凝土结构设计工艺有了很大的提升，但是在实践中依然存在一些问题制约了我国水利工程的发展，也影响了工程的质量。为了更好地保证混凝土结构的稳定性，对其结构设计进行优化十分必要。
1水利工程混凝土结构的主要概念
1.1水利工程的内容和结构要求
水利工程主要是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。水利工程建筑的整体规模非常大，而且工期很长，在实际修建过程中，往往会有大量问题出现。单从近些年应用率相对较高的混凝土结构而言，其对促进水利工程的稳定性方面提供了诸多帮助。但是，其结构设计方面仍然属于一类具有很高技术性的工作，往往很难对其进行合理把握，很容易会有大量问题出现。
1.2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。
1.3混凝土结构的具体应用
伴随经济水平的提升，钢筋混凝土的应用率越来越高，最具代表性的便是长江三峡水利枢纽工程和南水北调工程。而伴随技术的发展，施工的难度也在不断上升，混凝土内部结构设计有大量需要优化以及提升的地方，尤其是在一些地形相对较为复杂的地区，混凝土本身的稳定性很容易受到影响，导致开裂问题产生，从而影响施工建筑本身的质量。基于这一情况，设计人员理应对其结构方面展开优化设计，进而保证工程本身的质量。
2水利工程混凝土结构设计的意义
水利工程通过修建堤坝、水闸、渡槽等水工建筑对水资源进行调控，通过这些水工建筑的兴建来预防或控制洪涝灾害和干旱灾害，满足社会生产和人民生活的需要。水利工程的规模比较大。工期比较长、施工技术难度比较高，一般来说在水利工程中需要应用混凝土结构。混凝土是指砂石、水泥、水按照一定比例进行混合配比，并以水泥为胶凝材料的建筑工程复合材料。混凝土与一定量的钢筋等构件进行配合使用，可以作为承重材料使用到各种建设工程项目中。由于混凝土结构具有良好的耐火性、耐久性、整体性，因此在大型建设工程项目中应用非常广泛，但混凝土结构在我国的水利工程项目中的应用时间比较短，应用经验比较少，尚有很多不足，因此研究如何对水利工程中的混凝土结构进行优化设计，对我国水利工程建设具有非常重要的理论意义和实践价值。
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3水利工程中，优化混凝土结构的有效策略
3.1优化围岩结构
对水利工程而言，针对混凝土结构开展的优化设计工作，应当将围岩水压承载力列为研究重点，这主要是因为对非裂混凝土的衬砌或不衬砌方案进行应用的前提，是围岩具有良好的水压承载力，而上述两种衬砌方案与传统方案相比，不仅可以降低工程成本，还能够提高工程质量。正是因为如此，在对混凝土结构进行优化设计的过程中，工作人员应以陡坡/平缓地表面对应的准则为依据，对围岩结构覆盖厚度的最小值进行衡量，再通过测量和计算的方式，对围岩的稳定系数加以确定。
3.2优化衬砌设计
虽然适用于混凝土结构的衬砌类型较多，但可将其归纳为两类，分别是列衬砌和非裂衬砌。工作人员应当以围岩的稳定程度为依据，完成衬砌方案的选择工作，并保证所选择方案符合水利工程的特点与需求；再对围岩和衬砌的承载能力进行模拟，同时完成支护钢筋混凝土、岔管布局等工作，结合实际情况，对出现裂缝、渗漏或其他问题的几率加以预估，通过调整技术设计的方式，从根本上降低乃至避免混凝土衬砌出现渗漏的可能。
3.3保证混凝土配合比的合理性
对水利工程而言，保证作为结构设计原料的混凝土配比的合理性，是很有必要的。正常情况下，包括砂灰在内的原料，在细度或其他方面都存在着相应的规定，因此，选材时，工作人员必须对相关规范或要求进行严格遵守。另外，所铺设混凝土的单层厚度，一般来说应当处于30~50cm这一范围，在分层铺设的过程中，施工人员需要将混凝土完全捣碎，再对提前预留的钢筋架洞口进行校正与焊接，这样做不仅能够提高所设计混凝土结构的安全性，还能够为施工质量提供保障。
3.4温差导致混凝土出现裂缝的有效防治
混凝土内部温度上升较易形成温差，而导致混凝土内部温度上升的原因，主要是水泥发热，因此，工作人员在对工程所需水泥进行采购时，应当将发热量作为衡量标准之一，通过降低水泥发热量的方式，降低由于温差导致混凝土出现裂缝的几率；如果施工季节的平均温度较高，施工人员应通过降温处理的方式，避免混凝土水分的大量蒸发，温差自然也会缩小；如果施工季节的平均温度较低，施工人员应通过保暖和通风的方式，缩小混凝土内部与外部的温差；混凝土的浇筑过程，需要重点关注烧筑时间，通过添加冰块/冰水的方式，降低烧筑温度、控制温差；减小混凝土浇筑厚度，通过扩大散热面积的方式，加快散热速度；在混凝土内部加入水管，一旦出现温度升高的情况，施工人员就可以经由水管注入适量的冷水，加快混凝土的散热速度，温差自然会逐渐缩小。
4提升混凝土结构优化设计的思考
为了更好地保证水利工程中混凝土结构设计的进一步优化，就一定要从混凝土结构的基础设计做起，只有具有足够强度和承载力的结构才是最优的。在今后的设计过程中一定要科学选配原材料类型和数量比例，并严格按照执行标准进行配比操作，同时还要注意混凝土的搅拌和振捣时间和频率，保证混凝土结构的强度。另外，还要保证混凝土结构围岩的稳定性，在具体设计过程中要考虑到其衬砌的方式以及布局深度，保证其稳定性。必须保证衬砌结构的抗裂性能，通过二次模拟的方式来确保衬砌的稳定性，最后在具体实践中还需要加强对混凝土温度的控制，将其保持在标准之内，这样就可以为水利工程提供稳定可靠的混凝土结构。
结束语：
混凝土结构可以有助于提升工程的稳定性，同时可以减低施工难度，减少工程事故的发生。今后工作中只有不断加强对于混凝土结构的优化设计才能保证水利工程的质量，其中一定要注重对混凝土结构中孔洞和裂缝的产生、原材料的配比、围岩的稳定性、衬砌设计以及对其温度和湿度进行优化设计，从而保证混凝土结构的质量，保证水利工程的质量。
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论文作者:孟祥楠,张润泽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/1
标签：水利工程论文; 混凝土论文; 混凝土结构论文; 围岩论文; 优化设计论文; 工程论文; 稳定性论文; 《基层建设》2019年第10期论文;