水工钢筋混凝土结构

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水工钢筋混凝土结构范文第1篇

关键词：水利工程；钢筋混凝土；钢筋锈蚀；防护

根据近年来的统计数据得出，我国的小型水利工程大多都是钢筋混凝土结构组成的，这些结构中在十年左右就会产生老化问题，有的甚至在建成两三年内便会出现渗漏水、保护层开裂等质量隐患，远远达不到50年的预计标准。这种未老先衰的现象在目前的水利工程中比比皆是，是中小型水利工程建设的一个突出问题。究其原因，主要是钢筋混凝土结构内钢筋过早锈蚀引起的，为此在工程施工建设之初我们必须要提前做好钢筋防腐蚀工作。

1 钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀原因分析

在现代化钢筋混凝土结构的研究和探索工作中，如果出现钢筋混凝土结构的设计低于使用寿命要求的现象，其造成的影响是不可比拟的。在工程项目中，一旦钢筋提前产生锈蚀损伤，整个混凝土结构功能也随之降低，可以说钢筋的寿命决定着整个钢筋混凝土结构的质量。一般来说，混凝土的PH值高达13左右，是一种高碱性物质，在这种状态下，由于结构初始作用下的电化学作用，使得钢筋表面会形成一个高离子保护层，从而保护钢筋的质量，阻止锈蚀问题的产生。但是事情没有绝对，虽然钢筋在混凝土内部存在着许许多多的防护措施，但是其仍然有一定的锈蚀问题产生，给钢筋混凝土结构质量带来严重的影响。根据分析这种问题产生原因主要可以从以下几方面因素分析：

1.1 混凝土碳化

在混凝土硬化的过程中，当空气中的二氧化碳进入到混凝土内部的时候，混凝土内的液相氢氧化钙便会发生中和反应，从而降低混凝土结构内部的酸碱值，在这个混凝土硬化过程就被称之为碳化过程。当碳化深度到达钢筋表面的时候，钢筋表层便会发生保护膜破坏，从而导致钢筋产生锈蚀。

1.2 氯离子侵蚀

氯离子是一种氧化能力极强的问题，氯离子通过混凝土结构的空、缝隙受到侵蚀而达到混凝土结构内部的时候，经过一个复杂的弱电化学过程，从而造成混凝土钢筋表面产生钝化膜，氯离子去钝化能力极强，在很短的时间内便会造成巨大的钝化破坏，进而产生钢筋锈蚀。对这种问题进行深入分析的化其主要可以从腐蚀电流、氯离子的到点作用以及其阳极去阳作用等方面去研究和总结。

2 中小型水利工程钢筋混凝土结构钢筋防腐措施分析

钢筋混凝土是当前建筑工程项目中最为常见的材料之一，它是依靠钢筋和混凝土两种材料的良好粘接力来组成的一个共同受力结构。这种结构在现代化工程施工建设中，混凝土结构主要是用来承担各种承受抗压能力，并且对钢筋有着一定的包裹能力，而钢筋的作用在于提高结构的抗拉、抗弯、抗剪、抗扭能力。从这两种材料各自的功能、特性以及工作机理进行分析，混凝土在28天之后便会达到百分百强度，而且其强度随着时间的推移还会逐渐的增强，甚至是持续几十年时间。而现代化钢筋混凝土工程的设计使用寿命是以钢筋为基准进行的，因为钢筋在混凝土结构内部也会产生一个缓慢的锈蚀问题，但是这一问题一般都不会影响到结构的安全性，就算有影响，一般都是在五十多年以后了。因此，一旦钢筋混凝土结构内部的钢筋提前发生质量隐患和修饰损伤，那么必然会导致整个混凝土结构的整体性和强度降低，引起整个结构产生质量缺陷。因此在工作中必须要高度重视钢筋防腐工作处理，在工程施工中一般都是结合工程施工特点、施工机理进行全面总结和归纳，保证施工技术的科学性和可行性。

2.1 混凝土检测技术

为了减少钢筋锈蚀对结构造成危害，需要即时了解现有的结构中的钢筋锈蚀状态，以便对钢筋采取必要的措施进行预防，我们对钢筋锈蚀的测试，可采用如下几种方法：

2.1.1 视觉法和声音法

在常规的混凝土结构中，钢筋锈蚀的第一视觉特征是钢筋表面出现大量的锈斑，显然，只要检查钢筋表面就可以看到；有时，混凝土的表面下的裂缝发展到表面，混凝土最终开裂时可直接检查钢筋在早期可以用“发声”方法估计下部裂缝引起的破坏。使用小锤敲击表面，用声波方面检测顺筋方向的裂缝的出现。

2.1.2 氯离子的监测

它需要对钢筋以上或周围的混凝土进行采样，一般通过钻芯方法，然后用电测法或化学方法确定氯含量，最近，以有中和反应法仪器用于结构中氯离子含量的检测。

2.2 施工技术要点

2.2.1 设计

设计是从源头上解决钢筋锈蚀问题的主要手段，无论是建设单位还是设计单位，对小型水利工程的设计工作都不能因为小而忽略，不能因为小而简化工程的设计程序，放松设计要求。

2.2.2 材料选择

依据环境条件和使用要求合理选材。除了选择耐蚀程度合适的钢筋种类外，对混凝土组成成份、掺加料、外加剂等，均应预先检查，防止腐蚀因素带入其中。

2.2.3 选用钢筋阻锈剂

钢筋阻锈剂作为混凝土外加剂的一种，正在迅速发展。采用钢筋阻锈剂的优点是效果良好、施工简单、成本低廉、不需要额外的劳务花费，在所有的钢筋防腐措施中，被认为是最经济的。目前，在国外钢筋阻锈剂的种类很多，用途也较广泛，不论是在新建的建筑中，还是在以有的建筑缺陷补修处理均采用作为加入钢筋阻锈剂作为主要手段之一。国内通常采用亚硝酸钠作为钢筋阻锈剂，加入量一般为水泥重的1%-2%，实践证明，在阻止钢筋锈蚀方面确有明显效果，但也发现一些问题，如加量不足或混料不均时，有可能促进局部腐蚀，加量大时能显著降低混凝土的强度，因此，单独使用硝酸钠的效果不如采用复合型阻锈剂，如RI-1型钢筋阻锈剂是多组份复合阻锈剂，除阻锈效果良好外，还能提高混凝土的早期及后期强度增加密实性等。

2.2.4 提高混凝土保护层的自身质量和适当增加保护层厚度

通过严格控制材料配比或工艺因素，提高混凝土的密实性保证足够的碱等等，是最常用的提高质量措施。有足够厚度的混凝土保护层，在通常条件下，对结构均能起到一定的保护，但在环境腐蚀性强或结构质量得不到保障的情况下，其耐久性仍然是个问题，还应必须采取其它保护措施，才能确保其耐久性和安全性。

2.2.5 混凝土浇捣

对结构每一部健混凝土都要制定严密的浇筑计划，明确浇筑的每层厚度、次序、方向；无论纵向、横向，前批混凝土初凝前，后批混凝土要开始浇筑；混凝土拌实践不但影响混凝土浇筑速度，也是影响混凝土均质性的一个最为关键的因素。

结束语

综上所述，在小型水利工程施工建设中，只要采取适当的措施，就可能防止混凝土中的钢筋发生锈蚀，以提高小型水利工程的质量与安全。

参考文献

水工钢筋混凝土结构范文第2篇

【关键词】卓越工程师 水工钢筋混凝土结构课程 教学改革

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2015）06C-0071-03

教育部“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，是高等工程教育改革的里程碑。其宗旨是要培养、造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的、高质量的各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。通过实施“卓越计划”，主要强化培养学生的工程意识、工程素质和工程创新理念，提升学生的工程实践能力、创新能力，培养一大批卓越的后备工程师。

广西大学的水利水电工程专业是国家特色专业，经80多年建设，已形成了“本―硕―博”的人才培养体系，在以宽口径、厚基础为培养目标以及“面向广西与东盟的水利水电工程专业人才培养模式创新试验区”的专业改革中，不仅积累了丰富的教学改革经验，与时俱进提升了教学质量，而且逐渐形成了显著的办学特色。为适应“卓越计划”新举措下的人才培养模式，以及继续强化专业基础、拓宽专业口径的培养目标的需要，对水利水电工程专业课程教学进行相应改革势在必行。本文在分析传统的水工钢筋混凝土结构课程教学存在不足的基础上，基于强化学生工程能力和创新能力培养的目的，分别从该课程的教学内容组织、教学方式应用两个方面对水工钢筋混凝土结构课程的教学改革进行探索。

一、传统课程教学存在的不足

水工钢筋混凝土结构属于专业基础课，由三部分的内容构成：一是理论性较强的“基本构件”部分，二是实践性极强的“结构设计部分”，三是水工钢筋混凝土结构设计计算中的若干特殊问题。因此，该课程是水利水电工程专业的最重要的专业基础课之一，是综合理论与试验来指导工程实践的课程，广泛应用于水工结构、港工结构以及房屋建筑结构的工程领域中，具有很强的理论性和实践性。课程的教学效果将直接关系到学生工程素质、工程技能和创新能力的培养水平，课程是“卓越计划”培养模式下的核心课程。

水工钢筋混凝土结构课程传统的教学方式注重传授系统的理论知识，有助于学生在短期内形成混凝土结构的知识架构与体系等，但由于传统的教学方式通常是以教师为主体，学生是被动地接受知识，甚至不乏“满堂灌”的情形，已不符合“卓越计划”的人才培养理念及要求。归纳起来，不足主要有：

第一，不利于充分挖掘或培育学生的创新能力。在培养目标上，重视传授知识，但对发展分析问题和解决问题能力的力度不足，且一般均设置统一的人才培养标杆，按单一模式培养学生，培养理念相对保守、封闭，不利于创新思维和创新能力的培养，已不能满足学生发展的需要和“卓越计划”的培养目标的要求。

第二，教学内容与工程实际的联系不够紧密。传统教学在教学内容组织上，教材基本上是学生唯一的学习内容，是学生知识的主要来源，如果教材结合工程实际或引进案例的程度不足，将会对“卓越计划”下的人才培养目标和要求产生不利影响。同时，水工钢筋混凝土结构是一门理论性和实践性较强的课程，教学内容纷繁复杂，跨度广、难度高，同时还涉及许多结构规范或规程，在“卓越计划”人才培养模式下，紧密与工程实际的联系力度、优化教学内容的组织势在必行。

第三，不能充分发挥学生的自主学习能力。在教学方法上，传统教学以“传递―接受”为渠道，强调的是教师怎样去“教”，不重视学生如何去“学”，往往以单一化的课堂教学为中心，课堂外教学不足，学生对知识的掌握主要以死记硬背为主，不利于学生探究基本原理的能力及灵活掌控公式运用能力的培养，不利于发挥学生的自主学习能力，调动学生学习的积极性。

二、教学改革探索

（一）课程教学内容的改革。水工钢筋混凝土结构含主讲教学学时70学时，课程设计1.5周，相对于教学内容，学时相对偏少。在对课程教学内容进行优化组织时，需综合“卓越计划”的要求以及该实际课时条件进行教学内容的调整改革。

1.强化基本原理内容，优化与相关课程知识的联系。构成水工钢筋混凝土结构课程的三部分内容中，基本构件部分包括钢筋混凝土结构材料性能、设计计算原理，以及拉、压、弯、剪、扭五大类基本构件和复合受力构件的受力机理、破坏形态、承载力计算和构造要求等内容，是本课程的基础内容，是学生学习后续的结构设计内容的基础和前提，也是夯实基础、拓宽专业口径的主要切入点之一，具有经验性和理论性强的特点。学生只有理解和把握了该内容的基本概念和基本原理，才能从源头上掌握钢筋混凝土结构的基本理论体系，从而为今后的工程灵活应用及工程创新打下坚实基础。因此，对课程教学内容的组织和优化，应确立基本概念和基本原理的核心地位，根据该部分知识的特点建立其理论主干线，并围绕主干线有序、有条理组织知识点，达到强化基本原理的目的。

同时，这些内容与概率统计理论、建筑材料、理论力学和材料力学等课程联系十分紧密，是以这些课程的知识为基础的。例如，设计计算原理讲授的极限状态设计法，其基于可靠度的设计表达式、荷载和材料强度的取值等，均以概率统计理论为基础；钢筋混凝土结构的钢筋（或型钢）、混凝土的力学性能与建筑材料课程的知识联系紧密；基本构件的受力分析、计算简图和平衡方程的建立则是理论力学、材料力学的基本原理的具体应用。因此，在本课程的教学计划中，在强化基本构件理论内容的同时，还需注重并合理组织与其他相关课程知识点的联系，并结合教学方法上的配套改革，综合实施教学内容的优化。

当然，由于教学学时的限制，在引进相关课程知识点的教学内容的组织上，必须注重引进或联系的方式。行之有效的方式，如将联系的知识点合理穿插于本课程的相关内容的教学中，即课堂插花方式，以及课前安排学生预习相关课程知识点、布置预习主题等，即课外延伸方式，这样不仅可以解决教学学时紧的问题，而且有利于发挥学生学习的积极性和主动性，提高学生的自主学习能力。

2.强化专业实践教学环节。为强化学生工程素质、工程技能和工程创新能力的培养，使学生能够在踏上工作岗位后很快进入角色，首先必须强化实践教学环节。作为富于实践性的专业基础课程，在水工钢筋混凝土结构教学内容中强化专业职业实践教学环节成为必然。这些专业职业实践教学环节，宜包括校内实践教学和校外企业工程实践环节两大部分。校内实践教学又可分为混凝土试验课教学环节、课程设计教学环节、钢筋混凝土结构主题的科学试验和研究环节，以及为满足各种职业资格考试（如注册建造师、注册土木工程师等考试）需要的、与该考试相关的钢筋混凝土结构知识的培训、混凝土结构专业设计软件实训等实践教学环节。校外企业工程实践环节主要有设计单位的工程设计实践环节、施工企业的工程施工实践环节、工程监控和检测的工程实践环节，等等。

（二）教学方式的改革。若改革和优化仅对教学内容进行，没有适当的教学组织形式、教学方法和技术配套跟进，将很难取得理想的教学成效和实现预期的培养目标。为达到强化基本原理和专业实践教学环节的教学内容的目的，以强化学生的工程能力和创新能力培养，采用讲授法与探究法有机结合、练习法与实验法有机结合、强化案例教学不失为可选和可行的教学方式。

1.讲授法与探究法有机结合，强化基本原理的教与学。水工钢筋混凝土结构课程内容繁杂，具有“六多”的特点，即概念多、原理多、公式多、参数多、条件多、构造多，且与多门课程的知识密切相关，内容综合性强，抽象难懂，初学者很难准确理解和把握，有必要先讲授，让学生对钢筋混凝土结构知识体系有所认识，然后再放手让学生探究学习。因此，在开始的前四章（包括钢筋混凝土结构材料性能、设计计算原理、受弯和受剪构件的承载力计算）的学习中，宜以讲授法为主，采用课堂讲授的方法给学生讲解基础性的基本概念和基本原理，使学生理解和掌握必备的钢筋混凝土结构基础知识，对钢筋混凝土结构的学习方法有所认识和感悟。讲授中，宜结合本课程的特点，以构件的“截面设计和截面承载力复核”为中心，以“试验研究―截面受力分析―破坏形态和破坏特征―基本假定―计算简图―公式推导―公式应用―总结”为主线，组织教学和展开讲解，并根据学生的实际情况、接受程度，采取启发式教学，突出重点和难点，因材施教。在第四章之后的内容的教学中，则可以采取讲授法和探究法相结合进行，并加大探究教学的比重。例如，对受压构件承载力计算的教学，有了受弯构件的知识基础，就可以分别以构件的破坏形态和破坏特征、受力分析和计算简图建立、界限破坏和界限受压区高度、承载力计算公式推导和公式应用为主题，放手让学生成为主体，观看轴心受压、偏心受压试件试验的视频，在老师的启发和引导下，主动地探索、分析、认识、构建和掌握上述主题的新知识，进而主动将原理和公式灵活应用于习题或工程实例的求解中，避免以继承为中心的教学模式的仅仅强调知识的记忆、模仿和反复练习带来的抑制学生的创新力的弊端，达到调动学生学习的主动性和积极性、培养和提高学生的动手能力和创新能力的目的。同时，学生通过主动学习构建的对知识的理解和掌握是自主的、本源性的，因此也是根深蒂固和融会贯通的，为今后的灵活工程应用和创新发展奠定了坚实基础，具有“可持续发展性”，达到了强化基本概念和原理的教与学的目的。

受限于教学学时，目前广西大学的水工钢筋混凝土结构课程仅开出了适筋梁的实验课，该实验从粘贴钢筋应变片―绑扎钢筋―浇筑混凝土―养护―刷白―划线―粘贴混凝土应变片―加载实验，全部由学生自主完成，而少筋梁和超筋梁的加载实验则是由老师主导完成。显然，实验的数量过少，不利于探究式教学的开展。采取的弥补措施有：一是组织学生现场观摩或参与研究生的构件实验。每年研究生都会进行大量的梁、柱、墙试件或结构体系的实验研究，实验室基本处在连续工作的状态中，这就给本科生的观摩学习提供了良机，部分同学甚至通过导师制培养机制直接参与到了实验研究中。另有部分同学通过各类本科生创新项目的申请立项，参与了实验研究创新实践。二是充分利用多媒体技术，组织学生观看结构实验的视频，并在观看后举行主题讨论活动，让学生探索构件的受力过程、截面的应力应变分布和破坏形态等。

2.强化解决工程实际问题的案例教学。在水工钢筋混凝土结构教学中，可强化的实践教学环节有校内、校外的多种实践教学环节。除了前面阐述的实验课教学环节、钢筋混凝土结构主题的科学实验环节之外，在该课程的课程设计和习题教学中，强化工程案例教学，也是强化实践教学、促进学生工程素养和工程能力提升的途径。通过案例教学并在其中强化对现行规范条文的学习和应用，有利于在理论知识和工程实际之间建立起联系的桥梁，促进实践教学与实际工作技能实现“无缝对接”。

案例教学的关键在于案例素材的组织。作为案例教学的核心，案例应具备工程背景性、典型性、启发性和实效性的特点，即案例应取材于实际工程，经精心筛选、比对后择优选用，具有代表性或一般性，能体现出同类构件或结构的工程特性，并可使案例教学取得实效。同时，应能提供从引入边界条件简化、建立内力计算简图的环节开始，逐步展开构件或结构的设计案例教学，启迪思路，并留给学生必要的多种设计方案的自主发挥空间。

《水工钢筋混凝土结构学》教材是高等学校水利类专业的经典教材，曾获原国家教委全国高校优秀教材奖和原水利电力部优秀教材一等奖。教材中，针对基本构件的截面设计和承载力复核编写的许多例题，均来源于实际工程，且问题的求解一般始于荷载分析和受力分析环节，十分有利于学生认识和了解工程实际状况，有利于将理论知识应用于求解工程实际问题的思路的构建，是实践教学与实际工作技能培养实现“无缝对接”的、很好的习题或案例素材组织形式。受教材启发，笔者选取了某水利枢纽工程的坝后式厂房坝段为工程实例，系统地将其坝顶人行道板、尾水平台板、厂房屋面板、吊车梁、屋面大梁集成为受弯、剪、扭构件案例，将厂房排架柱、启闭机排架柱、工作桥刚架柱等集成为偏心受压构件案例，应用于例题讲授和学生作业中，结果学生提出问题的现象增多了，课间讨论的现象增多了，激发了学生浓厚的学习和探究兴趣，也得到了学生的肯定。同时，为拓展学生的专业口径，在课程设计中，选取实际的工业厂房结构或较规则的低层建筑结构为题，促进学生对工业建筑和民用建筑结构的认识和了解，拓宽学生的专业视野。

总之，“卓越计划”下，水工钢筋混凝土结构教学内容的改革应以强化基本概念和基本原理、强化专业实践教学环节等为重点，并推行符合工程能力培养规律的教学方法，注重讲授法与探究法的有机结合、练习法与实验法的有机结合，强化案例教学环节。“卓越计划”培养模式下的水利水电工程教育教学改革是一项系统的工程，任重道远，课程的教学内容和教学方法的改革必须纳入到水利工程专业“卓越工程师”的总体培养方案和计划中，成为系统性的工程人才培养工程中结构得到优化的、起积极作用的“一根柱子”。

【参考文献】

[1]林健. 谈实施“卓越工程师培养计划”引发的若干变革[J].中国高等教育，2010（17）

[2]司政.水利水电工程专业卓越工程师培养的探索与实践[J].高等理科教育，2014（5）

[3]牧振伟，崔龙，石铁玉，曹伟，周峰. 水利工程专业“卓越工程师”培养计划探讨[J]. 中国电力教育，2014（2）

[4]河海大学，武汉大学，大连理工大学，郑州大学.水工钢筋混凝土结构学[M]. 北京： 中国水利水电出版社，2009

[5]任宜春.“水工钢筋混凝土结构”课程教学方法探讨[J].中国电力教育，2014（14）

[6]邢贞相，李晨洋. 水工钢筋混凝土结构教学方法探讨[J].高等建筑教育， 2009（3）

【基金项目】2015年度广西高等教育本科教学改革工程立项项目（2015JGZ107）

【作者简介】蓝文武（1966- ），男，广西都安人，广西大学土木建筑工程学院副教授，硕士生导师，研究方向：混凝土结构、组合结构和工程抗震研究。

水工钢筋混凝土结构范文第3篇

关键词：钢筋混凝土；矩形水池；结构设计；施工要点

中图分类号：TV331文献标识码： A

引言

矩形钢筋混凝土水池作为一种常用的构筑物类型，被广泛应用到工业与民用建筑中的污水处理、给水装置、消防、循环水场及事故缓冲等工程中。在矩形钢筋混凝土水池设计过程中，不仅要满足给排水专业的工艺要求，而且要兼顾安全、适用和经济的原则。在设计过程中把握每个设计细节这是满足全部设计要求的要点。按照相关设计规定，针对矩形钢筋混凝土水池的设计过程，以及实际经验，探讨矩形钢筋混凝土水池设计的要点。

1、荷载取值

1.1、池内水压力

池内水压力是水池类构筑物的重要荷载。在设计之中，应该依照满水高度来计算水压。这是因为：一方面在使用的过程之中因为值班人员疏忽或者存在液位计等部件功能的缺位而导致满池，另一个方面，工艺之上则有可能因为技术改造而高出之前设计水位。池内水压荷载的取值大小对挡水墙式浅池的下端弯矩的影响比较大。

1.2、池外水浮力

当有地下水之时，池壁外侧除考虑到地下水的压力之外，还需要考虑到地下水位以下水的浮力对土的有效重度。并且，地下水对于池体的浮托力也应该重点考虑。因为地下水位没有掌握好而导致结构选型错误以及抗浮不够的工程事故也经常发生。地质勘察报告而提供的地下水位通常只是反映勘测期间的地下水位情况。如果详勘是在当地枯水期进行的，其提供的地下水位标高则是没有办法被设计取用，或者结构计算出现失误。依据具体的情况，并且结合地方水文资料，制定一个较为适合的地下水位标高进行设计地下水位，如此则可以确保使用阶段结构安全以，并且也可以降低工程造价的目的。

1.3、温、湿度作用

因为混凝土在硬化的过程之中出现的水化热、以及工艺特殊要求和季节变化，使得池壁出现膨胀或者是收缩。一旦出现变形，池体之中出现相应的温度和湿度变形应力，较为容易出现有害裂缝。在设计之时，应该考虑到夏季湿差的作用，以及冬季的温差。前者是因为低温收缩以及湿涨抵消，后者则是因为外界气温低，池壁中水分向外移动，导致外侧湿度逐渐增加。因为内外侧湿度相差不大，一般则可以不考虑到湿差应力。但是内外温差还在，冬季则需要考虑到壁面温差应力。在工程设计之中应该依照规程提供的方法进行计算。

2、矩形水池截面设计

2.1、水池基础设计

钢筋混凝土水池基础一般采用筏板基础，即水池的底板作为基础，基础底板下铺设100厚C15素混凝土垫层。根据地勘报告在设计说明中说明地基承载力特征值fak，基础底面(基础垫层底面)进入持力层不小于300mm。如果地基土不满足设计承载力，出现以下劣质地质时要对地基进行处理，而不是加厚水池底板。一是地基土为软弱泥土，含水率过高，流动性较强;二是地基地下有较大的地下水;三是地基底下有软弱夹层。

2.2、矩形钢筋混凝土水池底板的计算原则

矩形钢筋混凝土水池底板主要承受地基反力、地下水浮力以及上部结构传下来的荷载。通常假设底板为简支于池壁之上，池壁在侧压力作用下的底端弯矩传递给底板。底板根据每格水池平面尺寸的长宽比，分为单向底板(长边/短边>2)或双向底板(长边/短边≤2)，分别沿单向或双向截取截条，按单跨或者多跨梁计算。

2.3、矩形钢筋混凝土水池抗浮验算

当池体外池底以上存在地下水时，应考虑地下水对池体的浮力。地下水浮力的影响考虑不周的话会导致池体上浮并造成工程事故。在地质勘查报告中，一般会反应勘测期间所在场地的地下水位情况及场地地下水位变幅情况，为抗浮计算提供依据。水池的抗浮计算可按下式计算:Kf(抗浮稳定安全系数，取1.05―1.1)当抗浮安全度不足时，必须采取抗浮措施，如增加池体自重和锚固抗浮。

3、池壁内力计算

浅池池壁在内外水压及土压力作用下，主要为竖向传力。

浅池池壁计算模型为:顶端自由、底端固定边界条件的悬臂构件计算模型。构造上保证底端有足够的嵌固力。侧压力引起的M、V，计算公式如下:

V=1

（1）底端剪力：V=-

（2）底端弯矩：MO=-

浅池池壁配筋可采用14@200，在距池底1/3高度处附加14@200的钢筋，可以控制裂缝。水池顶端宜在内外两侧配置不少于3根的水平加强筋，间距≤10cm，直径不小于池壁受力筋且≥16mm。

4、钢筋混凝土矩形水池施工要点

4.1、材料要求

水池混凝土强度等级不小于C25，水池外露时，应考虑混凝土的抗冻等级。混凝土不得采用氯盐作为防冻、早强的掺合料。池壁、底板的受力钢筋宜采用小直径钢筋和较密的间距。受力钢筋每米宽度内不宜小于4根，且不宜超过10根。钢筋采用HRB335和RRB400级钢筋。水池各部位的钢筋间距应在100―250mm范围内。钢筋混凝土水池的抗渗，宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求。混凝土抗渗等级si要满足以下要求:一是Hi/t（最大作用水头与混凝土壁、板厚度之比)30，抗渗等级采用S8。相应混凝土的骨料应选择良好级配;水灰比不应大于0.50。

4.2、壁厚、底板厚度

钢筋混凝土水池构筑物，其壁厚不宜小于200mm，壁厚b=h/10―1/15(经验值);底板不宜小于300mm，底板t=1.2―1.5b选取(经验值)。

4.3、配筋

池壁及隔墙根据内力计算决定单层或双层配筋。水平钢筋应插入邻壁，直线长度不少于25倍的钢筋直径;垂直钢筋应折入底板，其直线长度不少于1/3――1/4:的底板短跨长度。池壁角隅区域的里外侧均应设置水平加强筋，加强筋插入邻壁的长度不小于1/3池壁高度，且不小于1m。

4.4、裂缝

现浇钢筋混凝土水池最容易在角隅处出现裂缝，因此需要在池壁转角处、池壁与底板相交处设置。暗梁。、。暗柱。。

4.5、变形缝

水池的变形缝(伸缩缝和沉降缝)应做成贯通式，在同一剖面上连同顶板、底板一起断开。伸缩缝宽度≥20mm，沉降缝宽度≥30mm。伸缩缝的设置:超过20米需设置伸缩缝。

4.6、混凝土水池受力钢筋混凝土保护层最小厚度（a，单位mm）所适应的构建类别及工作环境规定

一是a≥30:适用于墙、板构件与水、土接触或处高温时;二是t≥35:适用于墙、板与污水接触，梁、柱与水、土接触或处高温时;三是t≥40:适用于梁、柱与污水接触，有垫层的下层筋基础、底板;四是t≥70:适用于无垫层的下层筋基础、底板。

5、结语

以上就是对矩形钢筋混凝土水池设计过程中关于计算和构造等方面的一些要点的简要阐述。在水池的实际设计过程中通过计算确定水池的板厚及配筋后，还同时应该满足水池的一些构造要求，对水池的留洞处池壁的加强，人孔的留设，水池施工缝的留设等，都应严格按照规范和构造的要求进行设计，这样才能设计出质量合格，满足使用要求的产品。

参考文献：

[1]李逸之.矩形钢筋混凝土水池结构设计及其辅助系统开发研究[D].郑州大学，2013.

[2]施骏，施杰.钢筋混凝土矩形水池结构设计中一些值得注意的问题[J].化工设计，2007，05:42-44+39+2.

水工钢筋混凝土结构范文第4篇

【关键词】沿海；钢筋混凝土；地下室；防水防腐

一 前言

我国领土广阔，海岸线长达18000公里，许多旧有的及新建的钢筋混凝土结构都处于临近海边的海洋环境里，受到高湿环境甚至海水的侵蚀。而作为高层建筑的地下结构的地下室，最易受到海水的侵扰，为保证结构的整体质量及安全，应重视位于结构底部的地下室的防水及防腐的处理工程。

二 地下室防水处理工程

（一）概述

伴随这我国经济实力的不断提高，高层建筑数量增长较快，为满足人防、停车场等设施的需求，许多的高层钢筋混凝土结构在结构底部建一层或多层的地下结构，作为地下室。但由于沿海地区水位通常较高，在地下室的墙体两侧由于水位差产生的水压力较大，这使得沿海高层钢筋混凝土结构的地下室比一般高层钢筋混凝土结构的地下室防水工程处理难度要大，由于其处理难度较大，故其质量的高低将直接影响结构整体质量水平，并对结构的使用功能的实现起着重要的控制作用。在进行地下室防水施工中，应做好防水混凝土工程、细部防水工程、防水卷材及防水工程成品保护等施工步骤的质量控制工作，切实履行相关规范要求，防止在施工及使用过程中地下室渗水事故的发生。

（二）防水处理措施：

地下室主体采用防水混凝土，并加强细部节点的防水处理，做到不留防水处理死角。

1防水混凝土的应用及其施工质量控制措施：：

为使得防水混凝土防水效果明显，应在保证砂石级配满足相关的要求（砂不得呈现块状且其含泥量须控制在3%范围内，石子的最大粒径不得大于40mm且其含泥量须控制在1%范围以内）的基础上，再添加满足其功能需求的外加剂。在选定混凝土配合比后，如何高质量完成防水混凝土的施工成为重要课题。

（1）添加剂的应用：

由于混凝土收缩会引起结构裂缝，进而使得防水混凝土失去防水的作用。为改善混凝土的收缩效应，应在防水混凝土中添加高效的膨胀剂（膨胀>95%的膨胀剂），以提高混凝土的抗拉韧性，并能在一定程度上提高表面平滑度及抗裂性能。常用的膨胀剂有U性膨胀剂（UEA）。粉煤灰能在一定程度上降低混凝土的水灰比，并相应地提高防水混凝土结构强度。

（2）施工控制措施：

在进行浇筑前，应对基层作业面进行相关清理，利用防水砂浆进行垫平，做好混凝土浇筑施工准备；在进行混凝土浇筑时，按照规范操作要求进行分层浇筑，并保证浇筑工作连续进行；认真执行二次振捣及抹压操作标准，以控制混凝土收缩量；在防水混凝土浇筑工作完成后，应根据规范要求对新浇混凝土做保温养护，以减少裂缝的出现；在对地下室外墙浇筑时，应注意墙角混凝土漏浆的现象，应设法改进，“斜面分层施工法”就是不错的处理方法，并应加强对拆模时间的控制；在浇筑地下室顶板时，应充分地振捣。

2细部防水工程实施：

在对地下室的主体防水混凝土结构完成高质量建造后，应注意结构细部的防水处理。

（1） 施工缝处理：

施工缝处理在地下室防水工程中地位重要，是地下室工程中的重点控制节点。为保证结构安全及施工便利，应在剪力较小及操作方便的部位留设施工缝，并尽量采用平直缝。通常施工缝防水做1~2道，采取构造做法，利用外贴式止水带、止水板、微膨胀性腻子条及渗透结晶型防水涂层等施工工艺进行防水处理。

（2） 变形缝处理：

变形缝包括沉降缝、温度伸缩缝及应力伸缩缝，由于易出现防水质量问题，是地下室防水工程中的重点控制节点。由于变形缝防水设计工作难度较大并十分繁琐，且处理完成后易出现渗水事故，故应在规范的允许范围内，尽量减少变形缝的留设。在留设变形缝时，应根据施工经验，结合施工现场情况，选择合理的间距及施工材料。在进行变形缝防水处理时，应先清理缝内垃圾，并使结合部混凝土强度达到规范要求。

（3）诱导缝处理：

由于变形缝控制难度较大，常利用诱导缝代替变形缝的工程作用。由于诱导缝在施工处理时，可实现与周围混凝土保持连续浇筑。与变形缝处理相比，诱导缝具有操作简单、工程造价低廉、减少留设缝数及保持结构整体性等优点。诱导缝通常是按照墙体的纵向方向设置的，并与墙缝保持对齐，在接缝处应采取钢筋加密的构造措施，利用止水带或嵌缝密封膏进行防水处理，能够起到限制及控制结构裂缝变形发生的作用。

（4）穿墙构件的处理：

在进行地下室防水混凝土的模板支设时，常通过对拉螺栓对所浇筑的防水混凝土构件模板进行拉结，对拉螺栓部位易出现渗水。为防止在对拉螺栓部位出现渗水通道，应对该部位做防水处理。常用工程做法有：在穿墙的对拉螺栓中配置一些止水装置，如金属止水盘；在防水混凝土构件强度达到要求后，进行模板拆除，这时应在对拉螺栓的端部进行凿口，并用防水材料对凿口进行防水处理；并在易拉结螺栓周围出现渗水的部位，焊接金属止水盘。

3成品保护：

在施工过程中应合理安排施工顺序及施工进度，防止在地下室防水层完工后，由于施工组织编制不合理，造成人为的防水层破坏。并应特别注意在防水层施工时，应避免对轻质的防水薄膜的毁坏。

三 地下室防腐处理工程

（一）概述

由于沿海的自然条件比较特殊，使得沿海的钢筋混凝土高层结构主体长期受到大气中的盐雾的影响，甚至有的工程地下结构直接受到海水的侵蚀，由于海水对钢筋混凝土腐蚀作用很强，所以在沿海钢筋混凝土建造时，防腐处理工程地位十分重要。按照腐蚀方式的不同，可将海水的腐蚀作用分为：物理作用，指反复的干湿作用形成的盐结晶压力，造成钢筋混凝土表面开裂；化学作用，指海水中富含的硫酸盐、氯离子、镁离子及其它腐蚀介质通过化学反应对钢筋混凝土结构的腐蚀作用，其中硫酸盐会对混凝土造成弱酸蚀，而氯离子会破坏结构中的钢筋表面上的氧化膜，造成钢筋锈蚀；多种腐蚀成分共同作用，如硫酸盐与镁离子在进入混凝土内时，会相互之间加剧腐蚀作用。由于地下室处于结构的最底部，在沿海地区最易受到海水腐蚀物质的侵蚀，而地下室结构的质量直接影响着整个高层结构的安全，所以应重视地下室的防海水腐蚀工程。

（二）防腐处理措施：

在钢筋混凝土地下室防腐工程耐久性的诸多影响因素中，氯离子对地下室结构的钢筋腐蚀性影响最大，在防腐处理工程中也属于难点工程。为实现防止或减弱腐蚀物对结构造成侵蚀，应从结构设计、耐久性措施、钢筋设置、节点处理、裂缝控制、混凝土配合比设计及施工质量等方面综合把握，做到安全可靠，出现问题后便于维修。常用的防腐处理措施有以下几种：

1混凝土中掺加外加剂：

为实现混凝土的抗腐蚀的要求，可在混凝土中掺加功能性掺合料，如粉煤灰、微硅粉及磨细矿渣粉等。掺加掺合料后，可相应地显著提高混凝土的工程性能，如降低渗透性及提高弹性模量等，可有效降低对混凝土结构的破坏程度。

2提高混凝土保护层厚度：

权威数据显示，在富含氯离子的海洋环境里，混凝土表面12mm范围内的氯离子含量远大于其内部的氯离子含量，而氯离子对钢筋混凝土结构中的钢筋有着致命的破坏能力。所以为满足钢筋混凝土地下室的安全及质量要求，可采用增加混凝土保护层厚度的方法，以保护钢筋，进而保证结构的防腐质量及安全。

3涂料：

在钢筋混凝土结构表面涂抹一层功能性很强的涂料用于防腐蚀处理，这样的做法越来越普遍。

（1）潮湿表面容忍性涂料：

针对沿海的钢筋混凝土高层结构地下室常处于潮湿环境里的工程特点，需选择能够适应潮湿环境的涂料。“湿固化”的出现解决了这一难题，它可以通过环氧涂料的改性来适应潮湿的基面，牢固地附着在钢筋混凝土表面上，使地下室结构的抗腐蚀性显著提高。

（2）弹性材料：

为了适应混凝土表面易发生形变的特点，要求涂抹在钢筋混凝土结构表面的涂料具有良好地弹性；而为了符合混凝土表面易出现裂缝对涂料的要求，则需要涂料具有良好的韧性。为达到以上对涂料的工程性能要求，选择了以下的涂料组合，包括底层涂抹环氧树脂或聚氨酯腻子用环氧树脂中涂柔韧型聚氨酯或柔韧型环氧树脂面涂柔韧型聚氨酯。

4施工质量控制：

在进行混凝土浇筑时，应严把质量关，对配合比、坍落度及氯化物进行实时监测，为防腐处理去除隐患。

水工钢筋混凝土结构范文第5篇

关键词：水工压力隧洞; 衬砌; 围岩; 裂缝宽度; 限裂设计

中图分类号：TV698.2+31 文献标识码：A 文章编号：

引言：

衬砌为水工建筑物引水隧洞的重要组成部分，其安全性一直倍受关注。工程实践表明，对高压隧洞，仅需围岩稳定可靠，衬砌结构一般并不具有强度要求，仅有限制裂缝开展宽度的要求。围岩作为承载水压力的主体，在设计中应充分利用围岩的自承能力，并加强对围岩的固结灌浆。挪威准则( 上抬准则) 和最小地应力准则( 水力劈裂准则) 已成为国际公认的水工隧洞利用和发挥围岩承载作用的理论基础。

由于水工高压引水隧洞的环境条件和工作机理复杂，所以至今对钢筋混凝土衬砌结构裂缝的研究尚不完善。即使是普通钢筋混凝土构件，目前较为成熟的研究也仅限于构件正截面的裂缝宽度计算 。鉴此，本文基于钢筋混凝土结构裂缝计算理论的研究现状，分析了衬砌结构的裂缝计算公式，并探讨了水工隧洞衬砌试验研究现状，以此为探寻更合理的限裂设计方案提供参考。

钢筋混凝土结构裂缝计算研究现状

影响裂缝开展的因素很多，难以建立一个精确概括各因素的计算方法，目前通用的裂缝宽度公式大体可分为两类: 基于裂缝开展机理推导理论公式，再用试验资料确定公式中的计算系数，称为半理论半经验公式；对大量实测资料，采用回归分析方法分析不同参数对裂缝开展宽度的影响程度，再基于数理统计建立由主要参数组成的经验公式。大多数国家包括我国现行规范均采用前一类方法，而美国主要选择后一类。

基于半经验、半理论的计算公式，根据假设的裂缝开展机理不同又可分为粘结滑移理论、无粘结滑移理论和综合理论。

1.无粘结滑移理论。建立于20 世纪60 年代，由Br oms 等人提出，认为裂缝开裂后混凝土截面在局部范围内不再保持为平面，钢筋与混凝土间的粘结力并不破坏，相对滑移可忽略不计。构件表面裂缝宽度主要由钢筋周围的混凝土回缩形成，其决定性因素为混凝土保护层厚度。采用此理论的有英国BS5400 等规范。

2. 数理统计方法。由Ger gely-Lut z 于1968年提出，通过分析6 份报告中的受弯构件裂缝试验数据来确定各影响因素的重要性。虽发现很难获得适合于所有数据的公式，但也得出受拉混凝土有效截面面积、钢筋数量、混凝土保护层厚度和钢筋应力等因素为影响混凝土裂缝宽度的主要因素，其中钢筋应力为最主要的因素。

3.粘结滑移理论。为最早的裂缝计算理论，由Saligar R 于1936 年提出 ， 后经充实、完善逐渐成型。该理论基于轴心受拉构件的试验结果，认为裂缝的开展是由钢筋与混凝土间不再保持变形协调出现相对滑移而产生，故裂缝宽度为裂缝间距内钢筋与混凝土的变形差。我国的《水工钢筋混凝土结构设计规范》即建立在此理论上。

4. 综合理论。由Ferr y-Borg es 提出，后经进一步补充和发展而成。该理论为粘结滑移与无滑移理论的综合，既考虑了混凝土保护层厚度对裂缝宽度的影响，又考虑了钢筋与混凝土间可能出现的滑移， 较为合理。采用此理论的国家较多，如《欧洲混凝土结构模式规范》、日本土木学会混凝土标准规范 、我国的《水工混凝土结构设计规范》等均以此理论为基础。

上述四种理论和方法在一定程度上描述了裂缝的物理现象，但因其前提条件不同，对裂缝产生的机理及影响裂缝宽度的主要因素等问题认识不同，使计算结果差异较大。近年来，按一般裂缝计算理论结合数理统计方法研究裂缝公式成为国际上的趋势。如美国的ACI318 新规范、我国的港口混凝土结构设计规范及公路、铁路桥涵钢筋混凝土设计规范均采用了此方法。

基于衬砌结构的裂缝计算公式

水工压力隧洞为地下结构，受水压力和周围岩体结构的影响，衬砌结构裂缝产生和发展的规律与一般工民建结构差异较大，因此计算方法也不同于一般混凝土结构。裂缝宽度计算方法大致有两类: ①根据两裂缝间结构应变获得裂缝开度；②通过计算开裂面两端位移进而获得裂缝宽度。在这两种思路下又形成了多个裂缝计算公式。

1. 山谢夫计算公式。提出衬砌开裂后裂缝宽度应为常值, 荷载增长过程中原裂缝并不扩张，而将在衬砌中产生新裂缝 。

2.Br oms 和Lut z 计算公式。基于受拉钢筋混凝土构件开裂特性的最大裂缝开度估算公式，曾应用于我国广蓄电站高压引水岔管设计，将钢筋应力、间距及保护层厚度作为影响衬砌裂缝的因子，并通过对钢筋应力的求解体现裂缝间水压力及围岩对裂缝的影响。但缺乏对裂缝间距与裂缝宽度关系的体现 。

4. 刘秀珍计算公式。以弹性地基曲梁结构为基础提出衬砌结构开裂后断面内力公式，计算结果较为精确，求解思路符合有限元法，考虑了钢筋应力对裂缝扩展的影响、围岩的径向及切向抗力。计算中遵循了衬砌与围岩的变形协调原则，在裂缝发生变化后因衬砌与围岩的径向变形的改变，围岩的弹性抗力也随之改变，故该公式需在围岩不开裂情况下才适用。

5.Schleiss A J 计算公式。基于透水衬砌特点计算，能较直观地反映钢筋应力对裂缝宽度的影响，也可反映混凝土与钢筋间粘结滑移等因素的影响。但该公式存在不足: ①衬砌与围岩间的切向力对裂缝的影响考虑； ②仅能假设而不能求出裂缝间距， 荷载与围岩对裂缝宽度的影响也反映不足。

6. 潘家铮计算公式。公式较多地考虑了围岩与水压力两个主要因素对衬砌裂缝的影响，如衬砌与围岩间接触面的摩擦力、裂缝间水压力对裂缝的影响等。同时将衬砌混凝土视为塑性而非弹性材料，增强了计算结果的准确性。但该公式忽略了钢筋对裂缝的影响，并假定剪应力沿接触面为均匀分布及新裂缝需出现在两裂缝之间，与实况不完全吻合。

7. 荣耀计算公式。基于弹性地基梁理论提出了衬砌结构的控制微分方程，并根据圣维南原理求出衬砌在荷载作用下产生的裂缝间距，进而给出相同或不同裂缝间距下的裂缝宽度解析解。该公式适用于衬砌周围为致密岩体的情况，但因计算中需假定围岩的弹性范围，围岩与衬砌间的剪应力也需均匀分布，这些假定均与衬砌的实况不同。同时衬砌开裂后内水外渗现象对衬砌内裂缝的影响也反映不足，故计算结果与实际仍有差距。

水工隧洞衬砌限裂试验研究

目前，国内所做的有压隧洞模型试验研究大部分仍集中于承载力，对裂缝研究不多，如柘溪水电站引水隧洞钢筋混凝土衬砌仿真模型试验、穿黄隧道内外衬联合受力结构模型试验等，验证衬砌结构按计算配筋在设计荷载下的安全性及能承担的极限荷载，加载方式多为钢毂或气囊。因未采用真实水压力加载，故渗流体积力、内水外渗后对衬砌与围岩结构的具体影响无法得知，裂缝宽度也与实况差异较大。而采用真实水压力加载的多为现场压水试验，验证设计水压下隧洞施工处岩体是否发生水力劈裂和高压渗水，试验量测内容有限。

结束语：

水工高压引水隧洞的环境条件与工作机理复杂, 影响裂缝宽度的因素也很多, 难以建立一个精确概括各种因素的计算方法。目前基于各种理论推导了多个裂缝宽度计算公式, 但均有不足, 不能完全满足衬砌结构设计的实际需求, 因此仍需进一步改进和完善。