李澳

摘 要：伴隨著近些年大型水利工程建設各種失敗案例的發(fā)生，人們越來越清楚的認識到材料力學和水利水電工程中的重要作用，無論是水平水電工程強度的合格與否，或者是怎樣選擇更合適的材料，材料力學都提供了有效解決措施。本文從材料力學的應用原理入手，詳細探討了材料力學在水電工程中的實際應用情況，通過本文的研究，更好的表明了材料力學在水利水電工程中發(fā)揮的重要作用。

關鍵詞：材料力學；水利水電工程；應用

中圖分類號：TV641 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0127-01

在科學技術日漸發(fā)展的時代背景下，人們越來越重視管理的進步和科學技術的創(chuàng)新，在水利水電工程中也是如此。材料力學主要探索的是材料在外力條件下發(fā)生應變、應力、強度的變化以及對材料造成的破壞極限等，其被廣泛的應用于生活的方方面面。無論是機械中的結構，還是生活中的食品包裝，所有的物件都必須要滿足其應有的強度、剛度以及穩(wěn)定性，才能夠真正的做到安全，可見材料力學的重要作用。那么，現(xiàn)將材料力學應用于水利水電工程中，能夠有效的將水工建筑安全性和穩(wěn)定性問題解決。

1 材料力學的應用原理

從力學材料變形的原理看，其結構為：R-S≥0，其中，S代表的是結構作用的效應量，R代表的是抗力。在具體應用中，除了要對一系列在和工況以及不利載荷組合條件下的變形進行計算之外，還需要構建變形和強度以及穩(wěn)定性之間的函數(shù)式子。通過材料力學法，能夠把不同載荷情形下的各個截面的壓應力以及截面中心點的變形等等計算出來[1]。值得注意的是，由于在水利水電工程中，抗力R是有特別規(guī)定的，所以，在計算效應量S之后，便能夠知道設計的合理與否。

2 材料力學在水利水電工程中的應用

2.1 材料力學在混凝土變形中得應用

首先，混凝土在絕對濕度以及恒溫條件下，受到水化作用的影響而造成體積的變形，這種變形我們稱之為自身體積的變形。它實際上是和水泥的用量、水泥的類型以及摻用混合料等有著直接聯(lián)系的。膨脹性的自身體積變形，在混凝土結構降溫時，對拉應力會產生補償作用。從宏觀層面看，自身提及的變形應該是比較均勻的，因而，它對由于室內外存在溫差而造成的溫度應力是沒有補償作用的。

其次，混凝土的干濕變形?；炷寥绻麤]有了水分的保證，便會產生收縮作用，而一旦吸入水分，則又會產生膨脹，而我們知道，在干濕度作用下造成的體積的變化便是我們所說的干濕變形，混凝土的內部溫度狀態(tài)會對環(huán)境的溫度和導濕性等造成巨大的影響[2]。

再者，混凝土的溫度變形，如果沒有任何的約束，直接在溫度變化作用下產生變形，則為自由溫度變形，則懷中變形的公式是：。其中α所表示的是熱膨脹的系數(shù)，它會對溫度應力的數(shù)值產生直接的影響，所以，它是一個關鍵性的參數(shù)，不容忽視。

最后，混凝土的彈性變形，如果處于單向受力條件之下，它的應力以及應變之間會遵循這樣的規(guī)律：，其中，E代表的是彈性模量。按照這樣的規(guī)律，可以知道，如果應力不變，應變也隨之不發(fā)生改變，但在現(xiàn)實情況中，卻并不是這樣。相關的研究也證明了應力不變的情況下，混凝土的應變會隨著時間的增加而不斷增加，這種現(xiàn)象我們稱之為混凝土的徐變。

2.2 材料力學在混凝土實際應力計算中的應用

假設θ規(guī)定從x軸到外法線n上的逆時針轉向的方位角θ是正向。那么，通過公示，我們可以得到：

從而，可以得出最大主應力以及最小主應力，其公式為：

那么，最大剪應力的公式為：

2.3 材料力學在建筑材料選擇中的應用

2.3.1 預應力混凝土

預應力混凝土的結構主要指在結構承受到負荷之前，事先對它加壓，使其在外荷作用的這一過程中，受到拉區(qū)混凝土內，從而形成壓應力，以壓應力將外載荷出現(xiàn)的拉應力抵消，當然，這一過程，必須要保證結構在使用的過程中，沒有裂縫產生。

2.3.2 水利水電工程的構造設計

水利水電工程工件的構造設計中，材料力學主要是把固體作為研究對象，研究的內容則是構建受到拉力、剪力以及彎曲力等作用時，材料力學的性能。當然，對于不同的材料，其在這些外力作用下的材料力學性能也是各不相同的，所以，按照不同的力學性能，進行構件材料的選擇就顯得十分重要了。

首先，拉力，在受到拉力作用之下，構件的材料選擇需要對構件內不由于拉壓存在而造成的反向應力進行充分的考慮。鋼材以其良好的抗拉壓能力而成為了比較好的建筑材料。實際上，很多單一的材料或多或少都會體現(xiàn)出抗拉壓的特點，如果將一系列具有不同性能的材料，通過復合作用混合在一起，從而使其變成力學性能好、物理化學性能優(yōu)的復合材料。

其次，剪力以及彎曲變形力。當構建在彎曲變形力之下，會產生拉壓應力，在扭曲變形和剪切作用之下，構件的橫截面會產生剪應力，但是，兩者之間是存在著巨大不同的。在剪力作用之下，構件的斷面是不會有相對錯動產生的，同時構件的表現(xiàn)局部會有應壓力，因而在工作狀態(tài)下，建筑的構建會發(fā)生扭轉變形，這樣一來，無論是構件的強度，還是剛度，都會被大大削弱，所以，在設計階段，就應該盡量減少扭曲變形的出現(xiàn)，如果有可能，應該完全避免扭曲變形的產生。

綜上所述，水利水電工程項目是一項重要的工程，它和我國的民生息息相關，是一項利國利民的特殊工程，所以，必須要對其引起足夠的重視。而在科技日益進步的時代背景下，對材料力學的研究也將日漸深入，在今后的探索實踐中，必然會涉及出安全性、可靠性更好，性能更好的水利工程，帶動我國經(jīng)濟的更進一步發(fā)展。

參考文獻：

[1]張濤，郭雙.新型NE環(huán)氧樹脂砂漿的研制及其在水利水電工程中的應用[J].新型建筑材料，2011，11：94-97.

[2]孫志恒，郝巨濤.聚脲防水材料在水利水電工程中的應用[J].工程質量，2013，10：20-22+26.