摘要：針對水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的主要問題, 進(jìn)行科學(xué)的分析, 并簡要介紹了加強水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要價值, 提出水工建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與處理方法, 能夠保證水工建筑結(jié)構(gòu)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(guān)工作人員提供良好借鑒。
關(guān)鍵詞：水工建筑物; 水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;
水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項綜合性特別強的學(xué)科, 最近幾年來, 我國的水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計比較注重人文性、功能性與安全性, 在水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié), 設(shè)計人員要綜合考慮多項因素, 結(jié)合豐富的設(shè)計經(jīng)驗, 制定更為完善的水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案, 保證水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計與處理措施。
1 、加強水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要價值
在水工建設(shè)施工過程之中, 加強水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要, 水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是施工的基礎(chǔ), 如果水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案存在缺陷, 會對水工建筑物施工質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。所以, 做好水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作特別關(guān)鍵。因為水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計難度比較大, 對設(shè)計人員的要求特別高, 設(shè)計人員要嚴(yán)格要求自己, 運用先進(jìn)的水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念進(jìn)行設(shè)計, 保證水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案得到有效實施。
另外, 通過不斷加強水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計, 能夠有效降低水工建筑物結(jié)構(gòu)施工成本, 保證水工建筑物能夠更好的投入到使用當(dāng)中。因為水工建筑物結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜, 設(shè)計人員要結(jié)合水工建筑物結(jié)構(gòu)特點, 對既有的水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化, 保證水工建筑物結(jié)構(gòu)更為可靠。
2、 水工建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與處理方法研究
2.1、 水工建筑不均勻沉陷設(shè)計與處理方法
水工建筑物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降, 主要是該地區(qū)的地質(zhì)條件有關(guān), 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(jié)時間比較長、透水性較差, 使得軟土地基固結(jié)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(yán)重的區(qū)域還會出現(xiàn)大面積沉降。水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計方案[1]。
對于水工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計, 比如排水固結(jié)法、換填施工法等等。換填加固設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)計人員也可以直接在軟土層表層鋪設(shè)砂土, 保證軟土地基中的水分有效排出, 真正達(dá)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(jìn)行施工, 保證水工建筑物軟土地基承載力得到進(jìn)一步提升。例如, 水泥攪拌樁加固方法的應(yīng)用, 其原理比較簡單, 通過在軟土地基內(nèi)部植入適量樁體, 樁體和周圍的土層有效黏結(jié), 形成承載力比較好的樁基結(jié)構(gòu), 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(jìn)而延長水工建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命。
2.2、 大體積混凝土開裂設(shè)計與處理方法
和常規(guī)的混凝土結(jié)構(gòu)相比較來講, 大體積混凝土結(jié)構(gòu)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(nèi)部散發(fā)的熱量值, 混凝土內(nèi)部與外部溫差過大, 產(chǎn)生較為顯著的溫度應(yīng)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(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象。
為了避免大體積混凝土出現(xiàn)裂縫, 設(shè)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(hù)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(nèi)部與外部額熱量不均勻, 內(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(nèi)部溫度能夠達(dá)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(fēng)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?xí)r, 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(hù)不到位。結(jié)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(hù)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(hù)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(shè)計環(huán)節(jié), 設(shè)計人員可以從以下幾方面進(jìn)行設(shè)計:
(1) 對混凝土水泥種類與配合比、含泥量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)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(jié)構(gòu)更為完整, 減低水工建筑結(jié)構(gòu)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(nèi)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(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)就要考慮, 使得大體積混凝土澆筑質(zhì)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(shè)計與處理方法
水工建筑需要在深水環(huán)境中運行, 若設(shè)計方案不合理, 存在較多缺陷, 水工建筑物在運行的過程當(dāng)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(jié)構(gòu)滲漏原因比較多, 分別是設(shè)計不當(dāng)引發(fā)的沉降縫與伸縮縫, 若沒有采用質(zhì)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(jié)構(gòu)設(shè)計人員來說, 在制定設(shè)計方案時, 要特別重視變形縫防滲設(shè)計問題, 并結(jié)合水工建筑結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計好防滲漏加固方案。水工建筑物結(jié)構(gòu)在運行的過程之中, 如果出現(xiàn)滲漏問題, 要及時修復(fù), 防止病害問題加劇[5]。
3 、結(jié)束語
綜上所述, 通過對水工建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與處理方法進(jìn)行合理分析, 例如水工建筑不均勻沉陷設(shè)計與處理方法、大體積混凝土開裂設(shè)計與處理方法、水工建筑滲漏設(shè)計與處理方法等等, 能夠保證水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計方案得到有效實施, 提高水工建筑結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。
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