探讨材料力学在水利水电工程中的应用
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摘 要：伴随着近些年大型水利工程建设各种失败案例的发生，人们越来越清楚的认识到材料力学和水利水电工程中的重要作用，无论是水平水电工程强度的合格与否，或者是怎样选择更合适的材料，材料力学都提供了有效解决措施。本文从材料力学的应用原理入手，详细探讨了材料力学在水电工程中的实际应用情况，通过本文的研究，更好的表明了材料力学在水利水电工程中发挥的重要作用。
关键词：材料力学；水利水电工程；应用
中图分类号：TV641 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0127-01
在科学技术日渐发展的时代背景下，人们越来越重视管理的进步和科学技术的创新，在水利水电工程中也是如此。材料力学主要探索的是材料在外力条件下发生应变、应力、强度的变化以及对材料造成的破坏极限等，其被广泛的应用于生活的方方面面。无论是机械中的结构，还是生活中的食品包装，所有的物件都必须要满足其应有的强度、刚度以及稳定性，才能够真正的做到安全，可见材料力学的重要作用。那么，现将材料力学应用于水利水电工程中，能够有效的将水工建筑安全性和稳定性问题解决。
1 材料力学的应用原理
从力学材料变形的原理看，其结构为：R-S≥0，其中，S代表的是结构作用的效应量，R代表的是抗力。在具体应用中，除了要对一系列在和工况以及不利载荷组合条件下的变形进行计算之外，还需要构建变形和强度以及稳定性之间的函数式子。通过材料力学法，能够把不同载荷情形下的各个截面的压应力以及截面中心点的变形等等计算出来[1]。值得注意的是，由于在水利水电工程中，抗力R是有特别规定的，所以，在计算效应量S之后，便能够知道设计的合理与否。
2 材料力学在水利水电工程中的应用
2.1 材料力学在混凝土变形中得应用
首先，混凝土在绝对湿度以及恒温条件下，受到水化作用的影响而造成体积的变形，这种变形我们称之为自身体积的变形。它实际上是和水泥的用量、水泥的类型以及掺用混合料等有着直接联系的。膨胀性的自身体积变形，在混凝土结构降温时，对拉应力会产生补偿作用。从宏观层面看，自身提及的变形应该是比较均匀的，因而，它对由于室内外存在夭疃造成的温度应力是没有补偿作用的。
其次，混凝土的干湿变形。混凝土如果没有了水分的保证，便会产生收缩作用，而一旦吸入水分，则又会产生膨胀，而我们知道，在干湿度作用下造成的体积的变化便是我们所说的干湿变形，混凝土的内部温度状态会对环境的温度和导湿性等造成巨大的影响[2]。
再者，混凝土的温度变形，如果没有任何的约束，直接在温度变化作用下产生变形，则为自由温度变形，则怀中变形的公式是：。其中α所表示的是热膨胀的系数，它会对温度应力的数值产生直接的影响，所以，它是一个关键性的参数，不容忽视。
最后，混凝土的弹性变形，如果处于单向受力条件之下，它的应力以及应变之间会遵循这样的规律：，其中，E代表的是弹性模量。按照这样的规律，可以知道，如果应力不变，应变也随之不发生改变，但在现实情况中，却并不是这样。相关的研究也证明了应力不变的情况下，混凝土的应变会随着时间的增加而不断增加，这种现象我们称之为混凝土的徐变。
2.2 材料力学在混凝土实际应力计算中的应用
假设θ规定从x轴到外法线n上的逆时针转向的方位角θ是正向。那么，通过公示，我们可以得到：
从而，可以得出最大主应力以及最小主应力，其公式为：
那么，最大剪应力的公式为：
2.3 材料力学在建筑材料选择中的应用
2.3.1 预应力混凝土
预应力混凝土的结构主要指在结构承受到负荷之前，事先对它加压，使其在外荷作用的这一过程中，受到拉区混凝土内，从而形成压应力，以压应力将外载荷出现的拉应力抵消，当然，这一过程，必须要保证结构在使用的过程中，没有裂缝产生。
2.3.2 水利水电工程的构造设计
水利水电工程工件的构造设计中，材料力学主要是把固体作为研究对象，研究的内容则是构建受到拉力、剪力以及弯曲力等作用时，材料力学的性能。当然，对于不同的材料，其在这些外力作用下的材料力学性能也是各不相同的，所以，按照不同的力学性能，进行构件材料的选择就显得十分重要了。
首先，拉力，在受到拉力作用之下，构件的材料选择需要对构件内不由于拉压存在而造成的反向应力进行充分的考虑。钢材以其良好的抗拉压能力而成为了比较好的建筑材料。实际上，很多单一的材料或多或少都会体现出抗拉压的特点，如果将一系列具有不同性能的材料，通过复合作用混合在一起，从而使其变成力学性能好、物理化学性能优的复合材料。
其次，剪力以及弯曲变形力。当构建在弯曲变形力之下，会产生拉压应力，在扭曲变形和剪切作用之下，构件的横截面会产生剪应力，但是，两者之间是存在着巨大不同的。在剪力作用之下，构件的断面是不会有相对错动产生的，同时构件的表现局部会有应压力，因而在工作状态下，建筑的构建会发生扭转变形，这样一来，无论是构件的强度，还是刚度，都会被大大削弱，所以，在设计阶段，就应该尽量减少扭曲变形的出现，如果有可能，应该完全避免扭曲变形的产生。
综上所述，水利水电工程项目是一项重要的工程，它和我国的民生息息相关，是一项利国利民的特殊工程，所以，必须要对其引起足够的重视。而在科技日益进步的时代背景下，对材料力学的研究也将日渐深入，在今后的探索实践中，必然会涉及出安全性、可靠性更好，性能更好的水利工程，带动我国经济的更进一步发展。
参考文献：
[1]张涛，郭双.新型NE环氧树脂砂浆的研制及其在水利水电工程中的应用[J].新型建筑材料，2011，11：94-97.
[2]孙志恒，郝巨涛.聚脲防水材料在水利水电工程中的应用[J].工程质量，2013，10：20-22+26.