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混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)論文

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混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)論文

1.水利工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

在水利工程建筑中,混凝土結(jié)構(gòu)

優(yōu)化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)難度比較大的工作,除了考慮混凝土自身的一些問(wèn)題以外,還需要考慮工程的地形地貌條件,制定出一套可行性方案,進(jìn)而進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化布局,在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過(guò)程中要特別注意圍巖的穩(wěn)定性等問(wèn)題。

1.1水工混凝土的材料問(wèn)題

在水利工程建設(shè)中混凝土材料的配比是否合理可能會(huì)影響混凝土的質(zhì)量,比如孔洞、麻面、氣泡等質(zhì)量問(wèn)題。混凝土的結(jié)構(gòu)一般是由水泥、碎石、砂等材料構(gòu)成,水泥的質(zhì)量影響混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。如果原材料的配比設(shè)計(jì)不合理,則在攪拌的過(guò)程中,混凝土拌和物嚴(yán)重離析,混凝土料干硬,入倉(cāng)混凝土料架空或骨料集中,混凝土攤鋪料太厚,漏振等,混凝土就非常容易出現(xiàn)孔洞,進(jìn)而影響混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

1.2在工程建筑中準(zhǔn)備工作不細(xì)致

水利工程建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,在建設(shè)前,必須對(duì)結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)的水文條件、地址狀況等做充分的了解。在實(shí)際工作中,往往因?yàn)槭┕顩r復(fù)雜,工作人員在工作中不夠認(rèn)真、細(xì)致,而出現(xiàn)很多問(wèn)題。有些水利工程的洞壁圍巖應(yīng)力和變形較大,巖體的不穩(wěn)定比較突出,再加上混凝土結(jié)構(gòu)岔管形態(tài)復(fù)雜,很容易出現(xiàn)地應(yīng)力集中、襯砌開(kāi)裂現(xiàn)象,而破壞混凝土結(jié)構(gòu)。

1.3岔管設(shè)計(jì)不合理

在水利工程建設(shè)中,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的岔管設(shè)計(jì)也是一向比較復(fù)雜的工程設(shè)計(jì),對(duì)施工技術(shù)的要求比較高。一般情況下,岔管的結(jié)構(gòu)比較多,在設(shè)計(jì)時(shí)要注重其合理性,盡量選擇合適的岔管方式和材料,以免造成水利工程的后期開(kāi)裂與損壞。在岔管設(shè)計(jì)方面,雖然有比較可行的研究方案,但是復(fù)雜的實(shí)際狀況還是會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)變形和受理特征,影響計(jì)算的準(zhǔn)確度,應(yīng)加強(qiáng)施工期監(jiān)測(cè)與信息反饋。2.4混凝土襯砌滲漏問(wèn)題在水利工程中,混凝土的襯砌滲漏問(wèn)題也非常突出,產(chǎn)生這種狀況的原因有很多,首先考慮基礎(chǔ)地基問(wèn)題,如果地基不穩(wěn)定,沒(méi)有按照工程要求進(jìn)行設(shè)計(jì),必然會(huì)造成襯砌裂縫滲漏,從而導(dǎo)致工程襯砌發(fā)生沉陷,渠道襯砌工程出現(xiàn)滲漏。

2.水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

水利工程建設(shè)中對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求比較高,要求其有較好的抗?jié)B性和整體性。在施工過(guò)程中注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性技術(shù),防止混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn),確保工程建設(shè)的質(zhì)量要求。

2.1混凝土裂縫的控制

在水利工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,裂縫控制是其重要控制內(nèi)容,在混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,除了要控制好混凝土的承載力以外,還要嚴(yán)格控制裂縫的出現(xiàn),把裂縫控制在允許的范圍之內(nèi)。而裂縫的控制需要根據(jù)工程環(huán)境情況、荷載性質(zhì)、水壓力的變化情況等參數(shù)來(lái)確定。在現(xiàn)代水利工程中,裂縫的控制適合用于一些彎拉構(gòu)件方面,而水工建筑中一般使用非常規(guī)的桿件,所以要特別注意控制好混凝土的裂縫寬度。裂縫的設(shè)定一般根據(jù)鋼筋混凝土構(gòu)件的裂性評(píng)估進(jìn)行,根據(jù)其斷面作用力變化情況,制定裂紋開(kāi)度標(biāo)準(zhǔn)。另外還要考慮在實(shí)際使用中,鋼筋與混凝土的極限狀態(tài)。

2.2合理配置混凝土原料

混凝土的原料配置是保障混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵步驟,合理的配置混凝土原料,能有效的防止混凝土氣泡、孔洞、麻面的出現(xiàn)。首先為了防止氣泡的出現(xiàn),在施工的過(guò)程中可以采用細(xì)度模數(shù)2.0—3.0范圍的天然砂或人工砂,嚴(yán)格按照混凝土配合比施工,合理控制外加劑的摻入量,做好混凝土的攤鋪、振搗等,每層的混凝土鋪設(shè)厚度控制在30-50cm范圍內(nèi),振搗時(shí)注意緩慢拔出振搗幫,防止氣泡的生成;為了防止混凝土孔洞的出現(xiàn),在進(jìn)行混凝土的攪拌時(shí),要注意均勻攪拌,混凝土的和易性好,分層攤鋪,振搗均勻,模板支撐要牢固。如果出現(xiàn)孔洞,要及時(shí)將孔洞部分的松散物處理干凈,用細(xì)石混凝土填塞處理;對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)露筋現(xiàn)象的預(yù)防,在安裝鋼筋時(shí)要找準(zhǔn)位置,焊接牢固,混凝土的保護(hù)層墊塊要均勻牢固,禁止隨意搬動(dòng)、踩踏。如果出現(xiàn)露筋,要及時(shí)清除干凈外露鋼筋上的銹斑,抹平壓光,覆蓋養(yǎng)護(hù),用澆灌技術(shù)把混凝土加厚處理。

2.3圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在水利工程中,襯砌方式與布局的深度影響著混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣,在設(shè)計(jì)混凝土襯砌時(shí)需要注意圍巖承擔(dān)水壓力的能力。所以,混凝土的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,首先要解決圍巖水壓承載力問(wèn)題。在圍巖結(jié)構(gòu)中,首先要確定其最小覆蓋厚度,如果圍巖厚度不足,容易造成事故的發(fā)生,導(dǎo)致工程大量滲水。最小厚度的測(cè)量要根據(jù)平緩地表面和陡坡地表面上臺(tái)準(zhǔn)則確定。圍巖只有具有足夠的承載力,才能采用不襯砌、限裂或非限裂混凝土襯砌的方法。

2.4襯砌設(shè)計(jì)的優(yōu)化

襯砌方式的選擇要根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求與圍巖承載壓力進(jìn)行確定,在混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,襯砌的類型比較多,但從設(shè)計(jì)方面來(lái)說(shuō)可以分為開(kāi)裂襯砌與抗裂襯砌兩部分。根據(jù)具體的工程要求,比較分析不同的襯砌方案,選擇最為合適的方案進(jìn)行施工。選擇好襯砌方式以后,對(duì)鋼筋混凝土襯砌與圍巖聯(lián)合作用進(jìn)行模擬,形成一個(gè)二次應(yīng)力場(chǎng),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鋼筋混凝土的支護(hù),分析襯砌的變形、裂縫出現(xiàn)問(wèn)題,進(jìn)行岔管襯砌布局,盡量減少襯砌的配筋量,以便使其更好的應(yīng)用于水利工程的建設(shè)中。

2.5混凝土的濕溫度計(jì)算

現(xiàn)在很多水工建設(shè)中,都會(huì)有溫度裂縫的出現(xiàn),現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范中對(duì)這一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)不是太具體,一些大體積的混凝土溫度計(jì)算問(wèn)題是溫度場(chǎng)計(jì)算、應(yīng)力計(jì)算、混凝土抗裂性驗(yàn)算等。對(duì)于溫度場(chǎng)和應(yīng)力的計(jì)算一般采用限元、差分法求解,在進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算時(shí),需要加入因?yàn)榛炷磷兓鸬膽?yīng)力松弛條件。對(duì)于彈性溫度應(yīng)力一般會(huì)折減35%。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的溫度計(jì)算已經(jīng)適合與不同工程徐變計(jì)算公式,而且在不同的配比下通過(guò)試驗(yàn)值與計(jì)算值比較松弛系數(shù)。近幾年,水利工程建筑發(fā)展迅速,在施工過(guò)程中對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化是保證工程質(zhì)量的重要因素,直接影響著工程建筑的安全性、耐久性以及綜合性能的提高。所以在工程進(jìn)程中要特別注意混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化,選擇合適的混凝土原料,注意裂縫的防范設(shè)計(jì),選擇合適的溫度計(jì)算公式,合理規(guī)劃水工建設(shè),確保水利工程建設(shè)保質(zhì)保量的完成。

作者:張志剛 鄧欽 單位:四會(huì)市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 廣東粵源水利水電工程咨詢有限公司

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