水工建筑物論文
水工建筑物是指在水的靜力或動(dòng)力的作用下工作，并與水發(fā)生相互影響的各種建筑物，調(diào)節(jié)、控制水流，預(yù)防和治理水患災(zāi)害，對水資源進(jìn)行開發(fā)和利用的建筑物。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于水工建筑物論文的范文，歡迎大家閱讀參考!
水工建筑物論文篇1
水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范
摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在能源需求的刺激下，我國水工建筑(主要指水利水電工程設(shè)施)的建設(shè)開始蓬勃發(fā)展起來。而在水工建筑的設(shè)計(jì)建造中，防震抗震設(shè)計(jì)是非常重要的一環(huán)，直接關(guān)系著水工建筑自身的安全和下游百萬百姓的安危。筆者在分析了水工建筑抗震性能設(shè)計(jì)規(guī)范及要求的基礎(chǔ)上，探討了具體的防震設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞：水工建筑;抗震設(shè)計(jì)規(guī)范;抗震設(shè)計(jì)措施
一些大型水工建筑尤其是高壩在設(shè)計(jì)建設(shè)過程中，非常重視抗震設(shè)計(jì)。如舉世聞名的三峽大壩，在設(shè)計(jì)過程中依據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，采用了非常多的抗震設(shè)計(jì)，從而保證了其能夠充分應(yīng)對可能遭遇的強(qiáng)烈地震(否則一旦大壩被震塌，長江下游數(shù)億百姓盡成魚鱉，后果不堪設(shè)想)。因此，在各類水工建筑建設(shè)時(shí)，必須充分探究抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，應(yīng)用抗震設(shè)計(jì)方案。
1.水工建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范與要求
1.1.水工建筑建設(shè)前應(yīng)詳細(xì)調(diào)查施工區(qū)的地層結(jié)構(gòu)
根據(jù)地理學(xué)知識，在兩個(gè)大陸板塊的碰撞地帶或者巖層的不穩(wěn)定地帶，是地震的多發(fā)區(qū)。如日本就處于亞歐板塊和太平洋板塊的交界處，就屬于地震帶，其每年發(fā)生的有感地震多達(dá)1500次以上。因此，在規(guī)劃建設(shè)水工建筑時(shí)，務(wù)必要首先研究施工地帶的巖層結(jié)構(gòu)。首先，要確定該地帶是否處在板塊的交界處或者附近區(qū)域，若是，則應(yīng)考慮另選新的建設(shè)基地;其次，要推算施工地區(qū)地殼巖層的形成年齡，一般新生的地殼巖層不穩(wěn)定，容易引發(fā)地震，而巖層年齡很古老的地殼巖層則比較穩(wěn)定，一般不會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈地震。因此，在施工設(shè)計(jì)之前，可以利用一些探測儀器分析地層結(jié)構(gòu)，掌握必要的資料數(shù)據(jù)，為水工建筑的全面抗震設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
1.2.對施工區(qū)的地形地貌做好調(diào)查研究工作
在2008年汶川五一二特大地震中，研究發(fā)現(xiàn)很多水工建筑如橋梁、小型水庫等并未在地震中被破壞，而是毀于地震引發(fā)的次生災(zāi)害中。例如，強(qiáng)烈的地震會(huì)引發(fā)山體滑坡或者泥石流，其對水工建筑的破壞性并不弱于地震。因此，在水工建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中，對施工區(qū)地形地貌的調(diào)查研究工作做出了非常明確的規(guī)定。首先，是調(diào)查水工建筑施工區(qū)山體的穩(wěn)定性。山體穩(wěn)定性的大小直接與發(fā)生山體滑坡的概率相關(guān)，一般情況下，山坡較陡峭、碎巖山體容易發(fā)生山體滑坡。同時(shí)，還要研究施工區(qū)的地形地貌，是否會(huì)在地震中形成堰塞湖或者泥石流。在收集這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合分析，設(shè)計(jì)出能夠預(yù)防和抵抗這類次生災(zāi)害的十二級方案。特別注意的一點(diǎn)是，在大壩等水工建筑選址時(shí)，并不能僅僅根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定施工地址(例如平原地帶地殼一般比較穩(wěn)定，但根本不能建設(shè)水壩)，因此必須將抗震設(shè)計(jì)具體到水工建筑自身上。
1.3.水工建筑抗震設(shè)計(jì)須滿足“小震不壞，大震不到”
“小震不壞，大震不到”是水工建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中非常明確的要求。所謂“小震不壞”，是說水工建筑在遭遇到小烈度的地震時(shí)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形態(tài)不發(fā)生或者僅僅發(fā)生很小的變化(如內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不發(fā)生斷裂、裂縫、松動(dòng)等較嚴(yán)重的破壞情況，或者僅僅發(fā)生外部附屬結(jié)構(gòu)的小范圍剝落)，且這種變化并不會(huì)構(gòu)成正常使用威脅。而所謂的“大震不倒”，顧名思義，是指水工建筑(特別是大型水工建筑如大壩、水庫等)在遭遇大烈度的地震并被次生災(zāi)害沖擊中，雖然整體結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，但卻不會(huì)完全崩潰而引發(fā)大規(guī)模洪災(zāi)。這兩個(gè)水工建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范提出的明確要求意義是非常重大的，它的落實(shí)不僅保障了水工建筑的施工質(zhì)量，還在很大程度上阻止了地震災(zāi)害進(jìn)一步擴(kuò)大的可能性。
2.基于水工建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的具體抗震設(shè)計(jì)措施探討
2.1.科學(xué)地選擇水工建筑的施工地址
水工建筑選址是非常重要的抗震對策。其原因就在于，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，在遭受相同烈度的地震沖擊時(shí)，被破壞的程度也是不同的。例如相比較于松軟的地面，堅(jiān)硬地面耐受力就非常強(qiáng)，在這種地面上面建設(shè)水工建筑，就能實(shí)現(xiàn)比松軟地面好得多的抗震能力。因此，選擇施工地址時(shí)，應(yīng)盡量避開地震時(shí)可能發(fā)生地基失效的松軟場地，選擇堅(jiān)硬場地?；鶐r、堅(jiān)實(shí)的碎石類地基、硬粘土地基是理想的橋址場地;飽和松散粉細(xì)砂、人工填土和極軟的粘土地基或不穩(wěn)定的坡地都是危險(xiǎn)地區(qū)。同時(shí)還應(yīng)應(yīng)盡量避免跨越斷層，特殊困難情況下應(yīng)進(jìn)行地震安全性評價(jià)。另外需要注意的一點(diǎn)是，選址是還應(yīng)盡量避免距離高山、陡坡較近的區(qū)域，以免被次生災(zāi)害(山體滑坡)破壞。同時(shí)，在施工之前還要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘探，以防將水工建筑選建在了地殼斷層上。
2.2.地基抗震設(shè)計(jì)措施
地基是水工建筑的“腳”，若想在地震中“站得穩(wěn)”，地基必須“扎得深”。在地震多發(fā)帶(包括其他地區(qū))的大型水工建筑為了提高抵抗地震的能力，一般采用深基坑施工方法，以增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗扭曲能力。同時(shí)，地基一般由鋼筋混凝土整體澆筑的樁基礎(chǔ)施工而成，其中鋼筋選擇高強(qiáng)度的抗扭曲筋，以加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛度，同時(shí)采取減輕上部荷載等相應(yīng)措施，以防止地震引起動(dòng)態(tài)和永久的不均勻變形。而在地基基礎(chǔ)與上層建筑的接觸位置，為了防止地震中產(chǎn)生相對滑動(dòng)或者斷裂，應(yīng)采用嵌入式設(shè)計(jì)。在地基施工完畢后，還要進(jìn)行強(qiáng)度檢測，特別是對混凝土強(qiáng)度的試驗(yàn)檢測，必須嚴(yán)格，保證地基整體的澆筑質(zhì)量。
2.3.水工建筑建筑外形的選擇和結(jié)構(gòu)布置的抗震設(shè)計(jì)措施
在地震帶建設(shè)水工建筑時(shí)，科學(xué)的選擇建筑構(gòu)型和結(jié)構(gòu)布置是非常重要的抗震策略。就以水工建筑建設(shè)中占據(jù)重要地位的橋梁來說，橋型決定了橋梁的力學(xué)結(jié)構(gòu)，而橋孔作為構(gòu)型的一部分，其位置布置會(huì)在很大程度上影響橋梁的抗震性能。因此，在橋型選擇時(shí)要做到因地制宜，且梁應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)條件、工程規(guī)模及震害經(jīng)驗(yàn)，選擇合理的橋型及墩臺、基礎(chǔ)型式。宜盡可能采用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、便于修復(fù)加固的結(jié)構(gòu)體系?？梢钥紤]采用減震的新結(jié)構(gòu)，比如型鋼混凝土結(jié)構(gòu)等。而在橋孔布置時(shí)，應(yīng)兼顧防震能力與通過能力，且以防震能力為主。一般來說，在地震多閥帶普遍采用等跨橋孔布置法，兩側(cè)橋孔對稱，中間不留孔，同時(shí)采用低矮橋墩的設(shè)計(jì)。而且，橋體整體設(shè)計(jì)在滿足通過能力的基礎(chǔ)上，盡量減輕重量，減少?zèng)]有必要的附屬結(jié)構(gòu)，以簡潔設(shè)計(jì)為主。同樣，在其它水工建筑設(shè)計(jì)時(shí)，也要遵循“以穩(wěn)為主，兼顧簡潔”的設(shè)計(jì)原則，盡量提高水工建筑的抗震性能。
2.4.防地震次生災(zāi)害的涉及措施
在很多情況下，水工建筑不得不“依山傍水”，建設(shè)在高山峽谷地區(qū)。因此，在防止地震造成破壞的同時(shí)，預(yù)防次生災(zāi)害造成的破壞也非常重要。首先，是盡可能的增強(qiáng)水工建筑的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，只有建筑體自身具備了“鋼筋鐵骨”，才不懼怕泥石流或者山體滑坡的沖擊。因此，在水工建筑設(shè)計(jì)施工時(shí)，應(yīng)注重鋼筋混凝土的應(yīng)用。同時(shí)，盡量選用整體砼建筑的施工方法，來加強(qiáng)整體建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。此外，在建筑結(jié)構(gòu)之間的銜接處，如主梁和次梁的交接處，應(yīng)采用加固措施，例如用鋼筋網(wǎng)扎箍，并用水泥澆筑;其次，在水工建筑如橋梁的關(guān)鍵部位，應(yīng)開辟出適當(dāng)面積的緩沖地帶，減小次生災(zāi)害的沖擊力，以免超過水工建筑抵抗的極限;最后，在水工建筑的周圍還應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求建立防護(hù)墻。且防護(hù)墻的高度應(yīng)在兩米左右，采用錐型設(shè)計(jì)方案，最大程度地吸收滑坡或者泥石流的沖擊力，保護(hù)水工建筑的安全。
3.結(jié)束語
水工建筑抗震設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行。而且，在設(shè)計(jì)方案的施工落實(shí)過程中，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)施工管理，保證施工質(zhì)量。同時(shí)，在工程驗(yàn)收時(shí)必須做好抗震設(shè)計(jì)的綜合考核，保證工程施工品質(zhì)。
參考文獻(xiàn)：
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水工建筑物論文篇2
淺析水工擋水建筑物
[摘要]本文目的在于讓非水利專業(yè)的學(xué)生和水利專業(yè)的新生了解有關(guān)擋水建筑物的知識，并且文中穿插了有關(guān)水利工程的歷史讓讀者增加一些關(guān)于水利的歷史知識以及我國水利發(fā)展的現(xiàn)狀。本文主要介紹重力壩、拱壩、土石壩的原理、特點(diǎn)、類型等有關(guān)知識。
[關(guān)鍵字]水工 擋水建筑物 大壩
一、重力壩
重力壩是一種古老且應(yīng)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(wěn)定，故稱“重力壩”。有時(shí)為了說明重力壩的建筑材料，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(jù)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(jié)構(gòu)自重來維持穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)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(chuàng)造了竹籠填石壅水和泄洪的經(jīng)驗(yàn)，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發(fā)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(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求;同時(shí)依靠壩體自重產(chǎn)生的壓力來抵消有雨水壓力所引起的拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求
2.重力壩的特點(diǎn)
他便于布置壩上溢洪道，壩內(nèi)泄水孔、引水管。在上游壩面設(shè)計(jì)取水建筑物，再壩內(nèi)或壩下游布置和設(shè)計(jì)水電站廠房。安全可靠重力壩剖面尺寸大，應(yīng)力較小，筑壩材料強(qiáng)度高，耐久性好，因而抵抗水的滲漏、洪水漫頂、地震和戰(zhàn)爭破壞的能力都比較強(qiáng)。對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)任何形狀的河谷都可以修建重力壩，因?yàn)閴误w作用于地面上的壓應(yīng)力不高，所以對地質(zhì)條件的要求也較低。樞紐泄洪問題容易解決重力壩可以做成溢流的，也可以在壩內(nèi)設(shè)置泄水孔，一般不需要另設(shè)溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊。便于施工導(dǎo)流在施工期可以利用壩體導(dǎo)流，一般不需要另開設(shè)導(dǎo)流隧洞。施工方便大體積混凝土，可以采用機(jī)械化施工，在放樣、立模和混凝土澆搗方面都比較簡便。結(jié)構(gòu)作用明確重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干段，各壩段獨(dú)立工作，結(jié)構(gòu)作用明確，應(yīng)力分析和穩(wěn)定計(jì)算都比較簡單。
3.重力壩的類型
1)按構(gòu)造不同分為：實(shí)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)按筑壩材料的不同分為：混凝土重力壩和漿砌石重力壩。
4)按壩高可分為：高壩(大于70m)、中壩(70-30m)、低壩(小于30m)。
二、拱壩
拱壩是用混凝土或漿砌石建造的凸向上游空間殼體結(jié)構(gòu)。除了壩頂是自由邊外，其余周邊坐落在巖基上，由基礎(chǔ)巖體承擔(dān)作用于拱壩的全部荷載(包括自重、水壓和溫度荷載等幾個(gè)經(jīng)常作用的主要荷載)。是一種經(jīng)濟(jì)、安全均優(yōu)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。建于公元3世紀(jì)。13世紀(jì)伊朗建了一座高60m的砌石拱壩。在古代由于數(shù)學(xué)和力學(xué)知識貧乏，那時(shí)還談不上拱壩設(shè)計(jì)理論。約在1837年，法國開始用圓筒理念設(shè)計(jì)左拉砌石拱壩，壩高42.5m。
新中國成立以后到1981年，據(jù)十六省不完全統(tǒng)計(jì)已建15m以上的拱壩818占當(dāng)時(shí)世界總數(shù)的32.7%。二灘雙曲拱壩高240m，居世界第四。說明我國在這時(shí)期拱壩的發(fā)展比較高的。
1.拱壩的工作原理
拱壩是平面凸向上游，三面固定的殼體擋水建筑物。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巖基。他不想重力壩那樣利用自身自重維持穩(wěn)定，而是利用筑壩材料的抗壓強(qiáng)度和兩岸拱端。
2.拱壩的特點(diǎn)
1)拱壩在水平外荷載作用下的穩(wěn)定性主要是依靠作為拱座的兩岸巖體的反力，并不全靠壩體自重來維持穩(wěn)定，這是拱壩的一個(gè)主要工作特點(diǎn)。
2)拱壩可比重力壩節(jié)省工程量1/3～2/3;另外還可減少基礎(chǔ)開挖，縮短泄水(引水)渠道和導(dǎo)流洞的長度。
3)拱壩超載能力很強(qiáng)，其破壞時(shí)所達(dá)到的荷載可達(dá)設(shè)計(jì)荷載的7～11倍(只要拱肩有足夠的穩(wěn)定性)。
4)拱壩的抗震性能好。(世界壩高100m以上的拱壩有40座建在7～8度以上的地震區(qū))。
5)拱壩砼的標(biāo)號一般高于重力壩，(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(jià)一般不會(huì)超過重力壩的10～15%。
6)近年來，拱壩壩頂或表孔大流量泄洪已趨普遍，單寬流量已超過200m3/s。
7)溫度荷載應(yīng)列為拱壩的主要荷載，揚(yáng)壓力對壩體應(yīng)力的影響則小，對薄拱壩可忽略之。但在計(jì)算拱肩穩(wěn)定時(shí)，則應(yīng)考慮揚(yáng)壓力。因此拱壩應(yīng)力計(jì)算中三個(gè)最主要的荷載為：水平水(砂)壓力、溫度荷載、自重。
3.拱壩的類型
拱壩的分類大不同于其它壩型，按其厚高比特征可分為薄拱壩、一般拱壩、厚拱壩(或稱重力拱壩)。按其壩體形態(tài)的特征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參數(shù)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(dāng)?shù)赝亮稀⑹匣蚧旌狭咸钪傻膲斡址Q當(dāng)?shù)亓蠅?。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。埃及人于公元前2600年在開羅以南修建李卡法拉堆石壩，采用沙壤土夾亂石心墻、堆石壩殼、高14m，因無導(dǎo)流設(shè)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(jīng)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(zhì)壩(壩體主要有一種材料組成，同時(shí)起防滲和穩(wěn)定作用)
分區(qū)壩(壩體有專門的防滲體，防滲體通常用防滲性能好的粘土，其位置在壩體的中間稱為心墻)
人工防滲材料壩(防滲心墻采用人工防滲材料)
擋水建筑物的作用是攔截河流，提高水位或形成水庫，并且還包括個(gè)中用途的水閘，以及江河海岸的堤防、海塘等。除以上擋水建筑物常見的擋水建筑物還有支墩壩與面板壩等，并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(fā)展。
擋水建筑物的作用是攔截河流，提高水位或形成水庫，并且還包括個(gè)中用途的水閘，以及江河海岸的堤防、海塘等。除以上擋水建筑物常見的擋水建筑物還有支墩壩與面板壩等，并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(fā)展。
[參考文獻(xiàn)]
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