结构可靠度在水工结构设计中的应用实践研究

结构可靠度在水工结构设计中的应用实践研究

杨志强侯恒

云南省水利水电勘测设计院有限公司 云南省昆明市 650051

摘要：水工结构是水利水电工程中的一切水上水下结构的总称包含坝体结构，碾压结构，混凝土结构等。水利水电工程是我国电力资源供应和水资源空间问题调节的重要工程，在我国多个地区的建设、应用数量较多，对当地生产生活都有着至关重要的影响。为了更好地保障水利水电工程在运行过程中的安全性，应当做好对水工结构设计的优化，将结构可靠度理论融入设计方案中。本文就结构可靠度在水工结构设计中的应用实践进行研究，以期推进水工结构设计合理性的提升，确保水工结构设计方案能够与施工现场条件、工程建设需求做到高度契合，从而为保障工程质量奠定重要的设计方案基础。

关键词：结构可靠度理论；水工结构设计；工程建设

近年来，我国建筑工程相关行业领域的发展较好，为了更好地保障工程质量，国家及有关部门对各类工程结构设计也有了更高的要求，并在此基础上给定了明确的评估标准和风险预防措施要求。基于水工结构重要性的考虑，应当做好对成熟理论体系的应用，将结构可靠度理论融入水工结构设计工作中，并逐步将其带入工程的施工、管理等重要工作环节中，进而实现对水工结构设计合理性的有效保障。

1.水工结构设计与结构可靠度理论

1.1概述

水工结构是水利水电工程中的重要组成部分，对工程的稳定性、质量，以及正常功能的发挥都有着极为关键的作用。在水工结构设计方面，我国始终持以高度重视的态度，针对水工结构设计规范进行了多次优化调整，根据结构可靠度理论的水工结构设计规范也得到了有效调整和贯彻落实，并且还在考虑结合应用情况进行修订，进一步做好对设计的指导，实现对设计规范性的有效保障[1]。

结构可靠度指的是在规定的时间和条件下，工程结构完成预定功能的概率，是工程结构可靠性的概率度量。该理论能够通过对影响工程结构安全的各项因素进行综合分析，做好对结构可靠性的判断，并生成在规定服务期内不发生破坏的概率，以此来衡量结构的安全性、稳定性。

1.2发展现状

基于水工结构设计对结构稳定性、工程质量的要求，考虑将结构可靠度理论应用到水工结构设计中，在结构可靠度理论的指导下，在完成设计后做好对结构具体情况的综合分析，二者之间有着较高的契合度。就当前我国的水工结构设计领域发展状况来看，基本实现了采用结构可靠度理论进行水工结构设计，并且结合二者的特点进行了多次应用，建成的水利水电工程项目具有较强的参考价值[2]。

2.在水工结构设计中应用结构可靠度理论的作用分析

水工结构设计对质量和稳定性的追求，可以追溯到水利水电工程上，水利水电工程作为当前我国常见的工程项目，对工程项目覆盖区域居民的生产生活活动有着较为显著的影响。一方面可以做好对水资源空间分布不均这一问题的调整，确保当地的水资源供应能够更好地满足，另一方面水利水电工程具备发电、防洪等重要功能，稳定性较高的高质量水利水电工程能够实现对项目覆盖区域和周边位置安全性的有效保障。

水工结构在水利水电工程中的重要性较高，为了保证结构的质量和稳定性，往往需要经过多次检测和分析，确保结构不存在问题后将其应用到水利水电工程建设中。但从耗资方面来看，水工结构建设也在工程中占有较高的比例，因此更要做好对水工结构设计合理性的保障，避免因为设计环节的问题，导致水工结构建设出现意外状况进而产生过大的成本投入，导致相关单位需要付出更多的成本，严重影响在该项目中能够获取到的经济利益，而且还会直接影响到施工、使用人员的生命财产安全，如果出现突发情况，水利水电工程周边位置将会受到严重影响，甚至导致工程下游位置电力、水资源供应制剂出现问题。

通过在水工结构设计中应用结构可靠度理论，能够针对水工结构设计环节中存在的不稳定因素进行明确，将其作为重点考虑内容，做好对结构的调整，通过构建模型的方式，完成对不稳定因素的直接明确，并将其设定为随机变量。综合考虑随机变量的最大、最小值，以及对应变量变化对最终结构带来的影响，从而完成对工程整体质量的综合评估，做好对不稳定因素相关影响的估算，保证该部分因素的影响能够在结构可靠度理论的支持下得到更加有效的控制，推动水工结构设计的全面优化。

3.结构可靠度在水工结构设计中的应用实践

基于上述内容中对水工结构设计特点的考虑和结构可靠度理论、水工结构设计之间契合度的考虑，应当明确在应用结构可靠度理论进行水工结构设计的过程中需要通过计算的方式做好对水工结构的综合分析，并借助概率来完成对水工结构稳定性的保障，分析通过现有水工结构设计方案最终建设完成的工程项目在实际使用过程中可能面临的问题和具体的影响因素，进而更好地发挥出结构可靠度理论的应用机制。通过对结构可靠度理论在水工结构设计中具体应用的实践分析，做好对水工结构设计合理性的保障，确保最终完成的水工结构和水利水电工程具有较高的质量。

3.1根据设计资料构建可靠度计算模型

针对水工结构设计中需要的相关资料数据进行全面整合，将其作为重要的数据基础，并做好对分项系数极限状态表达式的利用，对水工结构设计中影响工程质量和安全性的不稳定因素进行综合分析，结合在实际施工过程中需要使用的具体施工材料和材料的类型、性能、型号等信息完成对不稳定因素具体指向的明确，从而为后续工作奠定重要基础。

基于该项工作的落实情况，持续推动可靠度计算模型的构建，通过对目标可靠指标的明确，做好对具体工程项目经济效益的综合分析，完成对实际建设和使用过程的全面考虑，把握在整个项目中可能面临的风险，从投资、使用安全等多个领域进行分析，实现对目标可靠指标的有效明确。目前，在水工结构可靠度计算工作中，相关规范已经得到初步的优化但并未发展成熟形成具体的指导规范，可以通过多种方法完成对可靠度的计算，例如一次二阶矩法、高次高阶矩等方法，实现对不稳定因素的有效把握[3]。

3.2完成水工结构设计的结构可靠度分析

在通过构建可靠度计算模型完成对不稳定因素的有效把握后，由于水工结构本身容易受到多个方面因素的影响，因此最终完成的分析依旧有一定的可能存在问题。在现有条件下，想要做好对结构可靠度理论的合理运用，推动水工结构设计的进一步优化，必须重视对相关数据的收集，并借助当前我国发展迅速的信息化技术，完成对相关资料数据的有效整合，借此为水工结构设计规范的建立健全提供更加有力的支持。

结语

综上所述，水工结构设计作为水利水电工程建设的重要指导，为进一步发挥出设计应有的价值，应当针对其参考理论进行优化调整，逐步将结构可靠度理论带到水工结构设计工作中，确保最终完成的设计能够具有较强的参考价值，推动水工结构稳定性、实用性的保障。同时，在结构可靠度理论不断优化的过程中，持续推动水工结构可靠度设计流程的调整，进一步做好对工程质量的维护。

参考文献

[1]张明;李蕾蕾;王琳.水工建筑结构设计要点分析[J].中国建材,2023,(05):120-122.DOI:10.16291/j.cnki.zgjc.2023.05.016

[2]陈权浩.结构可靠度在水工结构设计中的具体实践[J].珠江水运,2022,(19):6-8.DOI:10.14125/j.cnki.zjsy.2022.19.001

[3]于来会.结构可靠度在弃渣场项目的水工结构设计[J].河南水利与南水北调,2022,51(03):49-50.