水工建筑物是指在水的静力或动力的作用下工作，并与水发生相互影响的各种建筑物，调节、控制水流，预防和治理水患灾害，对水资源进行开发和利用的建筑物。下文是小编为大家整理的关于水工建筑物论文的范文，欢迎大家阅读参考!

水工建筑物论文篇1

水工建筑物抗震设计规范

摘要：随着社会经济的快速发展，在能源需求的刺激下，我国水工建筑(主要指水利水电工程设施)的建设开始蓬勃发展起来。而在水工建筑的设计建造中，防震抗震设计是非常重要的一环，直接关系着水工建筑自身的安全和下游百万百姓的安危。笔者在分析了水工建筑抗震性能设计规范及要求的基础上，探讨了具体的防震设计方法。

关键词：水工建筑;抗震设计规范;抗震设计措施

一些大型水工建筑尤其是高坝在设计建设过程中，非常重视抗震设计。如举世闻名的三峡大坝，在设计过程中依据抗震设计规范，采用了非常多的抗震设计，从而保证了其能够充分应对可能遭遇的强烈地震(否则一旦大坝被震塌，长江下游数亿百姓尽成鱼鳖，后果不堪设想)。因此，在各类水工建筑建设时，必须充分探究抗震设计规范，应用抗震设计方案。

1.水工建筑抗震设计规范与要求

1.1.水工建筑建设前应详细调查施工区的地层结构

根据地理学知识，在两个大陆板块的碰撞地带或者岩层的不稳定地带，是地震的多发区。如日本就处于亚欧板块和太平洋板块的交界处，就属于地震带，其每年发生的有感地震多达1500次以上。因此，在规划建设水工建筑时，务必要首先研究施工地带的岩层结构。首先，要确定该地带是否处在板块的交界处或者附近区域，若是，则应考虑另选新的建设基地;其次，要推算施工地区地壳岩层的形成年龄，一般新生的地壳岩层不稳定，容易引发地震，而岩层年龄很古老的地壳岩层则比较稳定，一般不会发生强烈地震。因此，在施工设计之前，可以利用一些探测仪器分析地层结构，掌握必要的资料数据，为水工建筑的全面抗震设计打下基础。

1.2.对施工区的地形地貌做好调查研究工作

在2008年汶川五一二特大地震中，研究发现很多水工建筑如桥梁、小型水库等并未在地震中被破坏，而是毁于地震引发的次生灾害中。例如，强烈的地震会引发山体滑坡或者泥石流，其对水工建筑的破坏性并不弱于地震。因此，在水工建筑抗震设计规范中，对施工区地形地貌的调查研究工作做出了非常明确的规定。首先，是调查水工建筑施工区山体的稳定性。山体稳定性的大小直接与发生山体滑坡的概率相关，一般情况下，山坡较陡峭、碎岩山体容易发生山体滑坡。同时，还要研究施工区的地形地貌，是否会在地震中形成堰塞湖或者泥石流。在收集这些数据的基础上，进行综合分析，设计出能够预防和抵抗这类次生灾害的十二级方案。特别注意的一点是，在大坝等水工建筑选址时，并不能仅仅根据这些数据确定施工地址(例如平原地带地壳一般比较稳定，但根本不能建设水坝)，因此必须将抗震设计具体到水工建筑自身上。

1.3.水工建筑抗震设计须满足“小震不坏，大震不到”

“小震不坏，大震不到”是水工建筑抗震设计规范中非常明确的要求。所谓“小震不坏”，是说水工建筑在遭遇到小烈度的地震时，其内部结构和形态不发生或者仅仅发生很小的变化(如内部结构并不发生断裂、裂缝、松动等较严重的破坏情况，或者仅仅发生外部附属结构的小范围剥落)，且这种变化并不会构成正常使用威胁。而所谓的“大震不倒”，顾名思义，是指水工建筑(特别是大型水工建筑如大坝、水库等)在遭遇大烈度的地震并被次生灾害冲击中，虽然整体结构遭到严重破坏，但却不会完全崩溃而引发大规模洪灾。这两个水工建筑抗震设计规范提出的明确要求意义是非常重大的，它的落实不仅保障了水工建筑的施工质量，还在很大程度上阻止了地震灾害进一步扩大的可能性。

2.基于水工建筑抗震设计规范的具体抗震设计措施探讨

2.1.科学地选择水工建筑的施工地址

水工建筑选址是非常重要的抗震对策。其原因就在于，由于地质结构的不同，在遭受相同烈度的地震冲击时，被破坏的程度也是不同的。例如相比较于松软的地面，坚硬地面耐受力就非常强，在这种地面上面建设水工建筑，就能实现比松软地面好得多的抗震能力。因此，选择施工地址时，应尽量避开地震时可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。基岩、坚实的碎石类地基、硬粘土地基是理想的桥址场地;饱和松散粉细砂、人工填土和极软的粘土地基或不稳定的坡地都是危险地区。同时还应应尽量避免跨越断层，特殊困难情况下应进行地震安全性评价。另外需要注意的一点是，选址是还应尽量避免距离高山、陡坡较近的区域，以免被次生灾害(山体滑坡)破坏。同时，在施工之前还要进行详细的地质勘探，以防将水工建筑选建在了地壳断层上。

2.2.地基抗震设计措施

地基是水工建筑的“脚”，若想在地震中“站得稳”，地基必须“扎得深”。在地震多发带(包括其他地区)的大型水工建筑为了提高抵抗地震的能力，一般采用深基坑施工方法，以增强建筑结构的抗扭曲能力。同时，地基一般由钢筋混凝土整体浇筑的桩基础施工而成，其中钢筋选择高强度的抗扭曲筋，以加强基础的整体性和刚度，同时采取减轻上部荷载等相应措施，以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。而在地基基础与上层建筑的接触位置，为了防止地震中产生相对滑动或者断裂，应采用嵌入式设计。在地基施工完毕后，还要进行强度检测，特别是对混凝土强度的试验检测，必须严格，保证地基整体的浇筑质量。

2.3.水工建筑建筑外形的选择和结构布置的抗震设计措施

在地震带建设水工建筑时，科学的选择建筑构型和结构布置是非常重要的抗震策略。就以水工建筑建设中占据重要地位的桥梁来说，桥型决定了桥梁的力学结构，而桥孔作为构型的一部分，其位置布置会在很大程度上影响桥梁的抗震性能。因此，在桥型选择时要做到因地制宜，且梁应结合地形、地质条件、工程规模及震害经验，选择合理的桥型及墩台、基础型式。宜尽可能采用技术先进、经济合理、便于修复加固的结构体系。可以考虑采用减震的新结构，比如型钢混凝土结构等。而在桥孔布置时，应兼顾防震能力与通过能力，且以防震能力为主。一般来说，在地震多阀带普遍采用等跨桥孔布置法，两侧桥孔对称，中间不留孔，同时采用低矮桥墩的设计。而且，桥体整体设计在满足通过能力的基础上，尽量减轻重量，减少没有必要的附属结构，以简洁设计为主。同样，在其它水工建筑设计时，也要遵循“以稳为主，兼顾简洁”的设计原则，尽量提高水工建筑的抗震性能。

2.4.防地震次生灾害的涉及措施

在很多情况下，水工建筑不得不“依山傍水”，建设在高山峡谷地区。因此，在防止地震造成破坏的同时，预防次生灾害造成的破坏也非常重要。首先，是尽可能的增强水工建筑的结构强度，只有建筑体自身具备了“钢筋铁骨”，才不惧怕泥石流或者山体滑坡的冲击。因此，在水工建筑设计施工时，应注重钢筋混凝土的应用。同时，尽量选用整体砼建筑的施工方法，来加强整体建筑结构的强度。此外，在建筑结构之间的衔接处，如主梁和次梁的交接处，应采用加固措施，例如用钢筋网扎箍，并用水泥浇筑;其次，在水工建筑如桥梁的关键部位，应开辟出适当面积的缓冲地带，减小次生灾害的冲击力，以免超过水工建筑抵抗的极限;最后，在水工建筑的周围还应根据实际需求建立防护墙。且防护墙的高度应在两米左右，采用锥型设计方案，最大程度地吸收滑坡或者泥石流的冲击力，保护水工建筑的安全。

3.结束语

水工建筑抗震设计必须严格按照设计规范进行。而且，在设计方案的施工落实过程中，还应当加强施工管理，保证施工质量。同时，在工程验收时必须做好抗震设计的综合考核，保证工程施工品质。

参考文献：

[1] DL 5073-1997，水工建筑物抗震设计规范[S].

[2] GB 50199-94，水利水电工程结构可靠度设计统一标准[S].

[3] 赵国藩，曹居易，张宽权.工程结构可靠度[M].北京：水利电力出版社，2012年版.

水工建筑物论文篇2

浅析水工挡水建筑物

[摘要]本文目的在于让非水利专业的学生和水利专业的新生了解有关挡水建筑物的知识，并且文中穿插了有关水利工程的历史让读者增加一些关于水利的历史知识以及我国水利发展的现状。本文主要介绍重力坝、拱坝、土石坝的原理、特点、类型等有关知识。

[关键字]水工 挡水建筑物 大坝

一、重力坝

重力坝是一种古老且应用广泛的坝型，它主要依赖坝体自生的重力来满足保持坝体的稳定，故称“重力坝”。有时为了说明重力坝的建筑材料，将把的名字说全了就是“混凝土重力坝”或“浆砌石混凝土重力坝”或“浆砌石重力坝”或“碾压混凝土重力坝”等等[1]。

根据历史记载，最早的重力坝是公元前2900年古埃及在尼罗河上修建的一座高15米、顶长240米的挡水坝。人类历史上修建的第一批堰、坝，都是利用结构自重来维持稳定，结构简单，安全可靠。

我国在公元前250年，我国李冰主持修建都江堰，成功的创造了竹笼填石壅水和泄洪的经验，建成了世界上最早的竹笼填石坝型。两千多年来都江堰灌溉面积不断发展，由一二百万亩直至今天上千万亩。

1.重力坝工作原理

重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消有雨水压力所引起的拉应力以满足强度要求

2.重力坝的特点

他便于布置坝上溢洪道，坝内泄水孔、引水管。在上游坝面设计取水建筑物，再坝内或坝下游布置和设计水电站厂房。安全可靠重力坝剖面尺寸大，应力较小，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗水的渗漏、洪水漫顶、地震和战争破坏的能力都比较强。对地形、地质条件适应性强任何形状的河谷都可以修建重力坝，因为坝体作用于地面上的压应力不高，所以对地质条件的要求也较低。枢纽泄洪问题容易解决重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内设置泄水孔，一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。便于施工导流在施工期可以利用坝体导流，一般不需要另开设导流隧洞。施工方便大体积混凝土，可以采用机械化施工，在放样、立模和混凝土浇捣方面都比较简便。结构作用明确重力坝沿坝轴线用横缝分成若干段，各坝段独立工作，结构作用明确，应力分析和稳定计算都比较简单。

3.重力坝的类型

1)按构造不同分为：实体重力坝，宽缝重力坝，空腹重力坝。

2)按作用不同分为：溢流重力坝，非溢流重力坝。

3)按筑坝材料的不同分为：混凝土重力坝和浆砌石重力坝。

4)按坝高可分为：高坝(大于70m)、中坝(70-30m)、低坝(小于30m)。

二、拱坝

拱坝是用混凝土或浆砌石建造的凸向上游空间壳体结构。除了坝顶是自由边外，其余周边坐落在岩基上，由基础岩体承担作用于拱坝的全部荷载(包括自重、水压和温度荷载等几个经常作用的主要荷载)。是一种经济、安全均优越的坝型。

人类修建拱坝具有悠久的历史。世界上第一座坝高12m的拱坝是法国鲍姆砌石拱坝。建于公元3世纪。13世纪伊朗建了一座高60m的砌石拱坝。在古代由于数学和力学知识贫乏，那时还谈不上拱坝设计理论。约在1837年，法国开始用圆筒理念设计左拉砌石拱坝，坝高42.5m。

新中国成立以后到1981年，据十六省不完全统计已建15m以上的拱坝818占当时世界总数的32.7%。二滩双曲拱坝高240m，居世界第四。说明我国在这时期拱坝的发展比较高的。

1.拱坝的工作原理

拱坝是平面凸向上游，三面固定的壳体挡水建筑物。他能把上游坝面水压力等荷载的大部分通过拱的作用传给两岸岩基。他不想重力坝那样利用自身自重维持稳定，而是利用筑坝材料的抗压强度和两岸拱端。

2.拱坝的特点

1)拱坝在水平外荷载作用下的稳定性主要是依靠作为拱座的两岸岩体的反力，并不全靠坝体自重来维持稳定，这是拱坝的一个主要工作特点。

2)拱坝可比重力坝节省工程量1/3～2/3;另外还可减少基础开挖，缩短泄水(引水)渠道和导流洞的长度。

3)拱坝超载能力很强，其破坏时所达到的荷载可达设计荷载的7～11倍(只要拱肩有足够的稳定性)。

4)拱坝的抗震性能好。(世界坝高100m以上的拱坝有40座建在7～8度以上的地震区)。

5)拱坝砼的标号一般高于重力坝，(百米高以上的拱坝常用200～300号砼，百米以下的拱坝常用200号砼，重力坝则用150号砼)，但每方砼增加的单价一般不会超过重力坝的10～15%。

6)近年来，拱坝坝顶或表孔大流量泄洪已趋普遍，单宽流量已超过200m3/s。

7)温度荷载应列为拱坝的主要荷载，扬压力对坝体应力的影响则小，对薄拱坝可忽略之。但在计算拱肩稳定时，则应考虑扬压力。因此拱坝应力计算中三个最主要的荷载为：水平水(砂)压力、温度荷载、自重。

3.拱坝的类型

拱坝的分类大不同于其它坝型，按其厚高比特征可分为薄拱坝、一般拱坝、厚拱坝(或称重力拱坝)。按其坝体形态的特征可分为定圆心等半径拱坝(或称单曲拱坝);等中心角变半径拱坝;变圆心变半径双曲拱坝。确定拱坝坝体剖面的主要参数有：拱弧半径、中心角、拱弧圆心沿高程的轨迹线及拱圈厚度等。

三、土石坝

土石坝是由当地土料、石料或混合料填筑而成的坝又称当地料坝。土坝是一种古老型，可上溯至公元前3000多年，但所兴建的土石坝均被洪水冲垮没有保留下来。埃及人于公元前2600年在开罗以南修建李卡法拉堆石坝，采用沙壤土夹乱石心墙、堆石坝壳、高14m，因无导流设施，施工中被冲垮。希腊在公元前1300年修建了一座大型防洪土坝工程，至今完好。中国在公元前598～591年，建立了芍坡土坝，经历代整修使用至今;公元前219年，在广州西北约450km处修建了天平堰。

均质坝(坝体主要有一种材料组成，同时起防渗和稳定作用)

分区坝(坝体有专门的防渗体，防渗体通常用防渗性能好的粘土，其位置在坝体的中间称为心墙)

人工防渗材料坝(防渗心墙采用人工防渗材料)

挡水建筑物的作用是拦截河流，提高水位或形成水库，并且还包括个中用途的水闸，以及江河海岸的堤防、海塘等。除以上挡水建筑物常见的挡水建筑物还有支墩坝与面板坝等，并且近年来碾压混凝土坝及混凝土面板坝得到了非常迅速发展。

挡水建筑物的作用是拦截河流，提高水位或形成水库，并且还包括个中用途的水闸，以及江河海岸的堤防、海塘等。除以上挡水建筑物常见的挡水建筑物还有支墩坝与面板坝等，并且近年来碾压混凝土坝及混凝土面板坝得到了非常迅速发展。

[参考文献]

[1]刘启钊，胡明，《水电站》(第4版)，中国水利水电出版社。

[2]华东水利学院，华北水利水电学院，水电站【M】，北京：水利出版社，1980。

[3]王启泽，水电站建筑物【M】，北京：水利水电出版社，1987。