水工建築物論文

　　水工建築物是指在水的靜力或動力的作用下工作，並與水發生相互影響的各種建築物，調節、控制水流，預防和治理水患災害，對水資源進行開發和利用的建築物。下文是小編為大家整理的關於的範文，歡迎大家閱讀參考!

　　篇1

　　水工建築物抗震設計規範

　　摘要：隨著社會經濟的快速發展，在能源需求的刺激下，我國水工建築***主要指水利水電工程設施***的建設開始蓬勃發展起來。而在水工建築的設計建造中，防震抗震設計是非常重要的一環，直接關係著水工建築自身的安全和下游百萬百姓的安危。筆者在分析了水工建築抗震效能設計規範及要求的基礎上，探討了具體的防震設計方法。

　　關鍵詞：水工建築;抗震設計規範;抗震設計措施

　　一些大型水工建築尤其是高壩在設計建設過程中，非常重視抗震設計。如舉世聞名的三峽大壩，在設計過程中依據抗震設計規範，採用了非常多的抗震設計，從而保證了其能夠充分應對可能遭遇的強烈地震***否則一旦大壩被震塌，長江下游數億百姓盡成魚鱉，後果不堪設想***。因此，在各類水工建築建設時，必須充分探究抗震設計規範，應用抗震設計方案。

　　1.水工建築抗震設計規範與要求

　　1.1.水工建築建設前應詳細調查施工區的地層結構

　　根據地理學知識，在兩個大陸板塊的碰撞地帶或者岩層的不穩定地帶，是地震的多發區。如日本就處於亞歐板塊和太平洋板塊的交界處，就屬於地震帶，其每年發生的有感地震多達1500次以上。因此，在規劃建設水工建築時，務必要首先研究施工地帶的岩層結構。首先，要確定該地帶是否處在板塊的交界處或者附近區域，若是，則應考慮另選新的建設基地;其次，要推算施工地區地殼岩層的形成年齡，一般新生的地殼岩層不穩定，容易引發地震，而岩層年齡很古老的地殼岩層則比較穩定，一般不會發生強烈地震。因此，在施工設計之前，可以利用一些探測儀器分析地層結構，掌握必要的資料資料，為水工建築的全面抗震設計打下基礎。

　　1.2.對施工區的地形地貌做好調查研究工作

　　在2008年汶川五一二特大地震中，研究發現很多水工建築如橋樑、小型水庫等並未在地震中被破壞，而是毀於地震引發的次生災害中。例如，強烈的地震會引發山體滑坡或者泥石流，其對水工建築的破壞性並不弱於地震。因此，在水工建築抗震設計規範中，對施工區地形地貌的調查研究工作做出了非常明確的規定。首先，是調查水工建築施工區山體的穩定性。山體穩定性的大小直接與發生山體滑坡的概率相關，一般情況下，山坡較陡峭、碎巖山體容易發生山體滑坡。同時，還要研究施工區的地形地貌，是否會在地震中形成堰塞湖或者泥石流。在收集這些資料的基礎上，進行綜合分析，設計出能夠預防和抵抗這類次生災害的十二級方案。特別注意的一點是，在大壩等水工建築選址時，並不能僅僅根據這些資料確定施工地址***例如平原地帶地殼一般比較穩定，但根本不能建設水壩***，因此必須將抗震設計具體到水工建築自身上。

　　1.3.水工建築抗震設計須滿足“小震不壞，大震不到”

　　“小震不壞，大震不到”是水工建築抗震設計規範中非常明確的要求。所謂“小震不壞”，是說水工建築在遭遇到小烈度的地震時，其內部結構和形態不發生或者僅僅發生很小的變化***如內部結構並不發生斷裂、裂縫、鬆動等較嚴重的破壞情況，或者僅僅發生外部附屬結構的小範圍剝落***，且這種變化並不會構成正常使用威脅。而所謂的“大震不倒”，顧名思義，是指水工建築***特別是大型水工建築如大壩、水庫等***在遭遇大烈度的地震並被次生災害衝擊中，雖然整體結構遭到嚴重破壞，但卻不會完全崩潰而引發大規模洪災。這兩個水工建築抗震設計規範提出的明確要求意義是非常重大的，它的落實不僅保障了水工建築的施工質量，還在很大程度上阻止了地震災害進一步擴大的可能性。

　　2.基於水工建築抗震設計規範的具體抗震設計措施探討

　　2.1.科學地選擇水工建築的施工地址

　　水工建築選址是非常重要的抗震對策。其原因就在於，由於地質結構的不同，在遭受相同烈度的地震衝擊時，被破壞的程度也是不同的。例如相比較於鬆軟的地面，堅硬地面耐受力就非常強，在這種地面上面建設水工建築，就能實現比鬆軟地面好得多的抗震能力。因此，選擇施工地址時，應儘量避開地震時可能發生地基失效的鬆軟場地，選擇堅硬場地。基岩、堅實的碎石類地基、硬粘土地基是理想的橋址場地;飽和鬆散粉細砂、人工填土和極軟的粘土地基或不穩定的坡地都是危險地區。同時還應應儘量避免跨越斷層，特殊困難情況下應進行地震安全性評價。另外需要注意的一點是，選址是還應儘量避免距離高山、陡坡較近的區域，以免被次生災害***山體滑坡***破壞。同時，在施工之前還要進行詳細的地質勘探，以防將水工建築選建在了地殼斷層上。

　　2.2.地基抗震設計措施

　　地基是水工建築的“腳”，若想在地震中“站得穩”，地基必須“扎得深”。在地震多髮帶***包括其他地區***的大型水工建築為了提高抵抗地震的能力，一般採用深基坑施工方法，以增強建築結構的抗扭曲能力。同時，地基一般由鋼筋混凝土整體澆築的樁基礎施工而成，其中鋼筋選擇高強度的抗扭曲筋，以加強基礎的整體性和剛度，同時採取減輕上部荷載等相應措施，以防止地震引起動態和永久的不均勻變形。而在地基基礎與上層建築的接觸位置，為了防止地震中產生相對滑動或者斷裂，應採用嵌入式設計。在地基施工完畢後，還要進行強度檢測，特別是對混凝土強度的試驗檢測，必須嚴格，保證地基整體的澆築質量。

　　2.3.水工建築建築外形的選擇和結構佈置的抗震設計措施

　　在地震帶建設水工建築時，科學的選擇建築構型和結構佈置是非常重要的抗震策略。就以水工建築建設中佔據重要地位的橋樑來說，橋型決定了橋樑的力學結構，而橋孔作為構型的一部分，其位置佈置會在很大程度上影響橋樑的抗震效能。因此，在橋型選擇時要做到因地制宜，且樑應結合地形、地質條件、工程規模及震害經驗，選擇合理的橋型及墩臺、基礎型式。宜儘可能採用技術先進、經濟合理、便於修復加固的結構體系。可以考慮採用減震的新結構，比如型鋼混凝土結構等。而在橋孔佈置時，應兼顧防震能力與通過能力，且以防震能力為主。一般來說，在地震多閥帶普遍採用等跨橋孔佈置法，兩側橋孔對稱，中間不留孔，同時採用低矮橋墩的設計。而且，橋體整體設計在滿足通過能力的基礎上，儘量減輕重量，減少沒有必要的附屬結構，以簡潔設計為主。同樣，在其它水工建築設計時，也要遵循“以穩為主，兼顧簡潔”的設計原則，儘量提高水工建築的抗震效能。

　　2.4.防地震次生災害的涉及措施

　　在很多情況下，水工建築不得不“依山傍水”，建設在高山峽谷地區。因此，在防止地震造成破壞的同時，預防次生災害造成的破壞也非常重要。首先，是儘可能的增強水工建築的結構強度，只有建築體自身具備了“鋼筋鐵骨”，才不懼怕泥石流或者山體滑坡的衝擊。因此，在水工建築設計施工時，應注重鋼筋混凝土的應用。同時，儘量選用整體砼建築的施工方法，來加強整體建築結構的強度。此外，在建築結構之間的銜接處，如主樑和次樑的交接處，應採用加固措施，例如用鋼筋網扎箍，並用水泥澆築;其次，在水工建築如橋樑的關鍵部位，應開闢出適當面積的緩衝地帶，減小次生災害的衝擊力，以免超過水工建築抵抗的極限;最後，在水工建築的周圍還應根據實際需求建立防護牆。且防護牆的高度應在兩米左右，採用錐型設計方案，最大程度地吸收滑坡或者泥石流的衝擊力，保護水工建築的安全。

　　3.結束語

　　水工建築抗震設計必須嚴格按照設計規範進行。而且，在設計方案的施工落實過程中，還應當加強施工管理，保證施工質量。同時，在工程驗收時必須做好抗震設計的綜合考核，保證工程施工品質。

　　參考文獻：

　　[1] DL 5073-1997，水工建築物抗震設計規範[S].

　　[2] GB 50199-94，水利水電工程結構可靠度設計統一標準[S].

　　[3] 趙國藩，曹居易，張寬權.工程結構可靠度[M].北京：水利電力出版社，2012年版.

　　篇2

　　淺析水工擋水建築物

　　[摘要]本文目的在於讓非水利專業的學生和水利專業的新生了解有關擋水建築物的知識，並且文中穿插了有關水利工程的歷史讓讀者增加一些關於水利的歷史知識以及我國水利發展的現狀。本文主要介紹重力壩、拱壩、土石壩的原理、特點、型別等有關知識。

　　[關鍵字]水工 擋水建築物 大壩

　　一、重力壩

　　重力壩是一種古老且應用廣泛的壩型，它主要依賴壩體自生的重力來滿足保持壩體的穩定，故稱“重力壩”。有時為了說明重力壩的建築材料，將把的名字說全了就是“混凝土重力壩”或“漿砌石混凝土重力壩”或“漿砌石重力壩”或“碾壓混凝土重力壩”等等[1]。

　　根據歷史記載，最早的重力壩是公元前2900年古埃及在尼羅河上修建的一座高15米、頂長240米的擋水壩。人類歷史上修建的第一批堰、壩，都是利用結構自重來維持穩定，結構簡單，安全可靠。

　　我國在公元前250年，我國李冰主持修建都江堰，成功的創造了竹籠填石壅水和洩洪的經驗，建成了世界上最早的竹籠填石壩型。兩千多年來都江堰灌溉面積不斷髮展，由一二百萬畝直至今天上千萬畝。

　　1.重力壩工作原理

　　重力壩在水壓力及其他荷載作用下，主要依靠壩體自重產生的抗滑力來滿足穩定要求;同時依靠壩體自重產生的壓力來抵消有雨水壓力所引起的拉應力以滿足強度要求

　　2.重力壩的特點

　　他便於佈置壩上溢洪道，壩內洩水孔、引水管。在上游壩面設計取水建築物，再壩內或壩下游佈置和設計水電站廠房。安全可靠重力壩剖面尺寸大，應力較小，築壩材料強度高，耐久性好，因而抵抗水的滲漏、洪水漫頂、地震和戰爭破壞的能力都比較強。對地形、地質條件適應性強任何形狀的河谷都可以修建重力壩，因為壩體作用於地面上的壓應力不高，所以對地質條件的要求也較低。樞紐洩洪問題容易解決重力壩可以做成溢流的，也可以在壩內設定洩水孔，一般不需要另設溢洪道或洩水隧洞，樞紐佈置緊湊。便於施工導流在施工期可以利用壩體導流，一般不需要另開設導流隧洞。施工方便大體積混凝土，可以採用機械化施工，在放樣、立模和混凝土澆搗方面都比較簡便。結構作用明確重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干段，各壩段獨立工作，結構作用明確，應力分析和穩定計算都比較簡單。

　　3.重力壩的型別

　　1***按構造不同分為：實體重力壩，寬縫重力壩，空腹重力壩。

　　2***按作用不同分為：溢流重力壩，非溢流重力壩。

　　3***按築壩材料的不同分為：混凝土重力壩和漿砌石重力壩。

　　4***按壩高可分為：高壩***大於70m***、中壩***70-30m***、低壩***小於30m***。

　　二、拱壩

　　拱壩是用混凝土或漿砌石建造的凸向上遊空間殼體結構。除了壩頂是自由邊外，其餘周邊坐落在岩基上，由基礎巖體承擔作用於拱壩的全部荷載***包括自重、水壓和溫度荷載等幾個經常作用的主要荷載***。是一種經濟、安全均優越的壩型。

　　人類修建拱壩具有悠久的歷史。世界上第一座壩高12m的拱壩是法國鮑姆砌石拱壩。建於公元3世紀。13世紀伊朗建了一座高60m的砌石拱壩。在古代由於數學和力學知識貧乏，那時還談不上拱壩設計理論。約在1837年，法國開始用圓筒理念設計左拉砌石拱壩，壩高42.5m。

　　新中國成立以後到1981年，據十六省不完全統計已建15m以上的拱壩818佔當時世界總數的32.7%。二灘雙曲拱壩高240m，居世界第四。說明我國在這時期拱壩的發展比較高的。

　　1.拱壩的工作原理

　　拱壩是平面凸向上遊，三面固定的殼體擋水建築物。他能把上游壩面水壓力等荷載的大部分通過拱的作用傳給兩岸岩基。他不想重力壩那樣利用自身自重維持穩定，而是利用築壩材料的抗壓強度和兩岸拱端。

　　2.拱壩的特點

　　1***拱壩在水平外荷載作用下的穩定性主要是依靠作為拱座的兩岸巖體的反力，並不全靠壩體自重來維持穩定，這是拱壩的一個主要工作特點。

　　2***拱壩可比重力壩節省工程量1/3～2/3;另外還可減少基礎開挖，縮短洩水***引水***渠道和導流洞的長度。

　　3***拱壩超載能力很強，其破壞時所達到的荷載可達設計荷載的7～11倍***只要拱肩有足夠的穩定性***。

　　4***拱壩的抗震效能好。***世界壩高100m以上的拱壩有40座建在7～8度以上的地震區***。

　　5***拱壩砼的標號一般高於重力壩，***百米高以上的拱壩常用200～300號砼，百米以下的拱壩常用200號砼，重力壩則用150號砼***，但每方砼增加的單價一般不會超過重力壩的10～15%。

　　6***近年來，拱壩壩頂或表孔大流量洩洪已趨普遍，單寬流量已超過200m3/s。

　　7***溫度荷載應列為拱壩的主要荷載，揚壓力對壩體應力的影響則小，對薄拱壩可忽略之。但在計算拱肩穩定時，則應考慮揚壓力。因此拱壩應力計算中三個最主要的荷載為：水平水***砂***壓力、溫度荷載、自重。

　　3.拱壩的型別

　　拱壩的分類大不同於其它壩型，按其厚高比特徵可分為薄拱壩、一般拱壩、厚拱壩***或稱重力拱壩***。按其壩體形態的特徵可分為定圓心等半徑拱壩***或稱單曲拱壩***;等中心角變半徑拱壩;變圓心變半徑雙曲拱壩。確定拱壩壩體剖面的主要引數有：拱弧半徑、中心角、拱弧圓心沿高程的軌跡線及拱圈厚度等。

　　三、土石壩

　　土石壩是由當地土料、石料或混合料填築而成的壩又稱當地料壩。土壩是一種古老型，可上溯至公元前3000多年，但所興建的土石壩均被洪水沖垮沒有保留下來。埃及人於公元前2600年在開羅以南修建李卡法拉堆石壩，採用沙壤土夾亂石心牆、堆石壩殼、高14m，因無導流設施，施工中被沖垮。希臘在公元前1300年修建了一座大型防洪土壩工程，至今完好。中國在公元前598～591年，建立了芍坡土壩，經歷代整修使用至今;公元前219年，在廣州西北約450km處修建了天平堰。

　　均質壩***壩體主要有一種材料組成，同時起防滲和穩定作用***

　　分割槽壩***壩體有專門的防滲體，防滲體通常用防滲效能好的粘土，其位置在壩體的中間稱為心牆***

　　人工防滲材料壩***防滲心牆採用人工防滲材料***

　　擋水建築物的作用是攔截河流，提高水位或形成水庫，並且還包括箇中用途的水閘，以及江河海岸的堤防、海塘等。除以上擋水建築物常見的擋水建築物還有支墩壩與面板壩等，並且近年來碾壓混凝土壩及混凝土面板壩得到了非常迅速發展。

　　擋水建築物的作用是攔截河流，提高水位或形成水庫，並且還包括箇中用途的水閘，以及江河海岸的堤防、海塘等。除以上擋水建築物常見的擋水建築物還有支墩壩與面板壩等，並且近年來碾壓混凝土壩及混凝土面板壩得到了非常迅速發展。

　　[參考文獻]

　　[1]劉啟釗，胡明，《水電站》***第4版***，中國水利水電出版社。

　　[2]華東水利學院，華北水利水電學院，水電站【M】，北京：水利出版社，1980。

　　[3]王啟澤，水電站建築物【M】，北京：水利水電出版社，1987。