黎伞伞

摘 要：水工结构工程是我国建筑行业最基础的工程设计，在我国基础设施建设中占有重要的地位。因此，整个水工结构工程的建设设计必须要依托精准的计算设计程序与正确的方法，只有这样结构工程才会满足基本的适用性和安全性的要求。由于水工结构涉及的层面比较广泛，而且部分结构极具复杂性，因此在整个工程设计过程中，必须遵守相关的现代计算程序，要重视采用最适宜的计算方法，有效地规避水工结构工程中不必要的问题。本文旨在研究，水工结构工程的现代计算方法和程序。

关键词：水工结构工程;现代;计算方法;程序

文章编号：2095-4085（2020）06-0102-02

我国人均水资源呈现普遍的不协调分布状态，水资源大部分分布在西南地区，为了满足内陆人们的生活需求，国家和政府通过一系列计划调控机制，建立了一批水工结构工程。目前这些水工工程在我国居民生活方面起着重要的作用，给我国国民经济带来了巨大的社会效益，是我国经济结构发展的关键因素。然而，可持续性发展的水工结构工程，需要遵循相应的现代计算方法和程序。

1 水工结构工程的现代计算方法分析

1.1 混凝土坝应力分析

20世纪70年代开始，我国水工工程就开始采用有限元法计算混凝土中土坝应力分析。通过有限元法对各种水土建筑物进行系统分析，分析它们在不同静力荷载和动力荷载的衔接作用中的稳定、应力和变形等问题。在重力坝和拱坝设计时，采用的是拱桥分载法和材料力学法进行应力分析，并根据不同的情况制定了相关的标准。后来，研究人員又对有限元法进行了改良，改良成了典型的无单位法，该方法是将接点信息和一些处于局部的支撑点函数实行了精准评估，再通过配点法对其中的偏微分函数进行求值，这种方法的好处就是摆脱了工程单元的束缚。到了现代，我们更多的是采用有限元法，有限元法的出现，将混凝土坝的应用进行了模拟分析，使得应用更加地贴近实际，而且数据估量更加具有真实性。

1.2 面板堆石坝应用分析

面板堆石坝的计算一般是通过统计数值计算方面、材料面板和堆石体之间接触面单元面积和面板和防渗墙应力值过大的问题，其中堆石流变对面板的应力对结构组成的影响力是最大的，特别是在高面板石坝中表现得最显著，需要计算面板之间的拉应力，根据拉应力推算出设计施工时需要注意的堆石流面板河谷部分轴向拉应力。

1.3 土石坝应力分析

土石坝的变形和应力计算有很多方法，其中工程中常用到的模型如下。（1）K-G模型 该模型主要是通过了解土的剪切和压缩性质，掌握了内在的理论进行分析评估，但过程较为复杂，所涉及的工作量太大。（2）双曲线模型 该模型相对于K-G模型来说，实验程序较为简便一些，但其本身考虑的因素会多一些，和K-该模型一样，它的系统理论也是很完善。只是考虑的因素参数多了，需要去确定变化驼峰在剪切曲线和建胀曲线之后的残余参数的体变，想要运用到实际生活上去，还是存在着一些问题。（3）线弹性模型 此模型的优势就是简易，并且一般都能得到较为满意的数据，但因为考虑的因素少，也存在准确的实用性。

1.4 混凝土坝裂缝计算方法的分析

混凝土坝裂缝分析，主要是用于判断水利工程结构是否牢固。但要想通过裂缝发展数值模型来做准确的判断还是有一定差距的，不过目前我国关于这方面还是有一些研究。主要是做了大坝粘塑性分析和因公非线性理念研究混凝土坝的演变规律。通过对大坝的安全检测和标准规范，制定了大坝安全监控指标，分为一级、二级、三级，其中一级和二级指标已经投入市场应用中。

2 水工结构工程现代计算的发展方向与程序

基于目前高坝与特高坝应力分析的现状，针对高坝与特高坝的水工工程结构特点，可以预测我国水工结构工程的研究发展方向和所采用的程序。

2.1 高坝与特高坝计算程序

高坝和特高坝的计算主要分为混凝土、面板堆石坝和土石坝。首先，混凝土坝的计算程序分为采用误差分析的自适应算法;收集样本材料，对其等效性和应力分布情况作出综合评估分析，通过概率分析掌握应力的控制因素;运用合理的应力模拟实验;通过三维结构模型实验分析大坝变形机理的同时，提高有限元法结论的精确度，也可以优化其有限元法的算法。其次，面板堆石是通过数值计算分析和离心模拟实验相结合的方式进行评估，特别在模拟材料和数据采集时一定要最大化地切近实际，只有这样的模拟实验才具有可参考性。在采用原型检测资料时，可以利用反分析的计算方法，通过对现有模型的修正和改进，可以使数据更具真实性。最后，也要考虑高坝和特高坝的应力水平的裂缝特点，采用普通的应力分析计算方法很难得到分析，所以必须采用融合微纳米尺度的力学模型。

2.2 高坝与特高坝的极限承载力计算程序

目前，对大坝结构面的控制，只能通过掌握大坝的受力、变形和稳定性的程序计算进行评估，因此抗滑稳定分析是计算其结构面的最佳计算方式。

2.3 高坝和特高坝非线性问题

考虑到混凝土力学具有归纳性和不协调性的特点，需要结合更加系统、更多信息化和可控制性的先进理论，才是材料的破坏机制。一般的材料损害机制都会经历四个时期，但在实际工程实践中，我们常常会将其划分为疲劳破裂期和扩裂期。根据损害机制所处的时期，进行非线性耦合分析。

3 结 语

针对高坝和特高坝的特点，对所采用的水工工程进行了应力分析、承载能力分析，在总结了决定高坝和特高坝的计算方法的同时，对后期计算程序发展方向做了一些评估。然而，对高坝与特高坝的盈利水平所引起的材料或者是裂缝问题，并没有具体的计算方法，因为目前水利工程所涉及的应用是瞬息万变的，没有办法设立统一的模型分析，而且在实际操作过程中存在太多的可变因素。

从以上水工工程计算方法与程序的分析中，可以了解到现代化水工工程在施工过程中的程序是非常复杂，并且具有较强的系统性和衔接性。因此要结合水工工程本身所含的环境因素，设置相对应的工程管理方案，在方案中采用高效的计算方法和计算程序。在保证施工质量和施工进程的情况下，不断对其计算方式进行优化，从而使得水利工程管理工作更加地精确化、细致化和全面化。

参考文献：

[1]本刊编辑部.水工结构工程与岩土工程的现代计算方法及程序[J].河海科技进展，1992，（03）：27.

[2]谢能刚，邵韦循，孙林松.遗传算法在大型水工结构优化设计中的应用[J].安徽工业大学学报，2001，18（2）：121-124.