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  • 水利论文:水工混凝土结构设计存在问题及对策



    步步高论文网 www.lunwenup.com 更新时间:2016-12-16 17:04
      引言水工混凝土主要是由特定的钢筋与混凝土组成,常用的混凝土结构主要分为3 种,分别为预应力混凝土结构、素混凝土结构及钢筋混凝土结构。受到水文地质、气象及地质条件等因素的影响,在设计的过程中,水工建筑常常会遇到一些问题,如果不对这些问题进行及时有效的处理,必定会影响工程的质量。因此,必须要足够重视水工混凝土结构的优化设计工作,并针对水工混凝土结构设计存在的问题提出有效的对策。
      1、水工混凝土结构具有的特点因为所处的环境不一样,水工混凝土的结构与其他的结构物也不一样,它具有突出的特点。由于水工结构混凝土一般工作在静水或流动水下,水的冲刷、深入、侵蚀、以及冰冻造成了水工结构物十分复杂的工作环境,也使混凝土结构的耐久性等问题突出表现出来。与其他的结构物相比,水工混凝土存在以下几个特点。1.1 长期处在潮湿的环境。大多数的水工结构物面积会长期处在水中,失去的混凝土拌合水较少。虽然水泥的水化作用会失去使一部分的拌合水,但是通过水泥的空隙,外部的水仍然能够来补充这部分水。因而,水下的水工混凝土会长期处在饱和水状态。1.2 胶凝材料用量较少。为了降低水灰比和提高混凝土和易性,实现降低水热化,减少水泥用量的目标,一般情况下,除去特殊部位之外,水工混凝土的胶凝材料用量都比较少(小于等于200kg/m3),同时会掺加相应的减水剂和掺合料。1.3 骨料颗粒径较大。一般来说,水工混凝土不仅所占的比例很高,而且骨料颗粒径还较大,大体积水工混凝土得最大骨料颗粒径约为150mm。1.4 对寿命要求高。不同于其他的建筑物,水工建筑物不仅投资比较大,建设周期长,而且运行期也长。1.5 对强度等级的要求。针对大体积的特殊问题,我国专家们已经进行过有限元分析等方面的研究。由于一些部位的混凝土,例如高速水流过的水面,容易出现泥沙磨损和空蚀的现象,所以要求混凝土的强度等级应在C40(R400)以上。由于载荷效应不准确、温度作用等因素对工程的质量有影响,所以目前有很多水工结构依然不能计算出来的影响因素。若是混凝土开裂后,无法保证其强度,少筋混凝土理论的效果就不能实现。2、水工混凝土结构设计中常见的问题2.1 框架梁结构放大配筋量问题在框架梁配筋时,为了保证结构更加安全放大配筋量,常常会造成超筋结构,威胁到整体结构的安全。2.2 原设计计算满足要求的低强度钢筋被高强度的钢筋替换的问题根据国家相关规定的要求,原设计计算满足要求的低强度钢筋不能被高强度的钢筋代替。使用的过程中,应注意以下几个问题:第一,当裂缝挠度或宽度控制控制构件时,代换前后应验算裂缝挠度和宽度;第二,为了确保框架的塑性铰发生于梁内,对框架的结构设计,不能用强度高的钢筋代替原设计中的钢筋,如果一定要替换,要依据钢筋抗拉力设计值相等的原则来代替;第三,钢筋替换以后,应满足混凝土结构设计规范中的间距、最小直径、锚固长度、搭接长度等规定要求。2.3 裂缝宽度解决方式不满足规范要求的问题根据要求,如果裂缝宽度控制不能满足要求,可以减小钢筋的间距,使用较小直径的带肋钢筋等。这里需要注意的是,增多的钢筋截面的面积最好不能超过承载力计算所需要的纵向钢筋截面面积的30%。效果不明显的话可以考虑使用其他方法。2.4 大直径钢筋的连接使用绑扎搭接问题如果使用绑扎来连接直径较大的钢筋,会使钢筋的间距减小,混凝土保护层变薄,使搭接的钢筋之间容易产生裂缝,所以直径较大的钢筋不适合使用绑扎搭接。不需要严格焊接的普通钢筋可以使用绑扎搭接的方法,但是不适合采用这种方法对大直径钢筋来进行连接。3、预防对策运行期越长,水工混凝土的客观老化现象越严重,故及时的修补和维护也是十分必要的。然而,许多混凝土的相关病害更多地与设计、施工以及运行管理有着密切的关系,不仅仅是一般的老化问题。因此,想要预防或减少混凝土病害,应该从以下这几个方面实施预防对策。3.1 工程设计①必须严格按照国家现在实行的有关标准来设计水工混凝土的建筑物,必须要严格考虑正常使用过程中建筑物构件的预定维护和检测,而且要在结构设计中给这项工作提供工作面及可能性。②不能一味地遵循按强度设计的模式来设计水工混凝土建筑物,要充分地考虑到建筑物长期使用过程中,因为环境作用而导致的结构材料性能劣化、腐蚀而导致结构适用性与安全性受到影响,尽量增长工程的寿命,避免资源的浪费。③在同一个建筑物中,不一样的构件所处的工作环境可能会不同,它遭受病害的程度和可能性也不同,所以它们的耐久性也就不一样,对于局部可能遭受的病害可能性亦不同。可更换的构件可以设计成可更换和拆装型的,由此来增长建筑物的使用寿命。④有很多措施可以在建筑物的构造设计中使用。例如,设计有效的抗磨蚀、抗冲刷、排水和防渗措施;在有效的范围内,增强混凝土钢筋保护层,对混凝土表面进行涂膜或粉刷减少水质的侵蚀或延缓碳化,严格论证和限定混凝土裂缝最大宽度的允许值,设置有效合理的沉降缝、伸缩缝和施工缝,使结构能够自由地变形,避免不均匀沉降和裂缝等。
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