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摘要：水工学科是一个多专业进行交叉的学科，也是建筑业的一个重要的分支。水工建筑的设计主要用于囊括和对水利设施进行保护。水利项目的结构设计一般有由专业的工程师来进行规划。所以，水工结构的功能设计在使用时还是非常稳定的。虽然水利工程总体上表现上升的态势，但也存在一些地方性矛盾。工程师在水利建筑的外形设计上缺少美感，对周围环境缺少必要地了解，另外，在一些结构设计中仍旧有一些问题，在水利建筑进行设计时必须对其进行合理布局，适当规划，适当分析，改进结构的质量，以确保它满足水资源开发的需要。
关键词：结构可靠度；水工结构；设计
1水工结构可靠度设计的研究现状
结构可靠度理论已经发展成为具有重大应用价值的基础学科。在水利工程中，由于施工材料、设备、技术等存在大量不稳定因素，使得水工结构安全性、适用性及耐久性受到严重不利影响，需利用可靠分析法对此些因素进行直接或间接的描述。就目前来看，我国水工结构可靠度设计中的数据采集效率不高，使结构可靠度分析存在一定局限性，需进一步加强水工结构数据采集工作，建立起健全的水工结构数据村存储库，为后期水工结构可靠度设计管理机制的建立健全奠定坚实基础。
通过校核法可计算出水工结构可靠度设计指标，能够较为全面规范水工结构设计，为制定出结构可靠度目标及局部调整提供重要理论依据。但由于水工结构及其不稳定因素日趋复杂，相关工作人员也应将工作重点放置在校核计算法的不断优化上。当前水工结构可靠度设计多集中于单个构件及部位，对工程整体可靠度的分析依然处于有待提升的阶段，需将各结构可靠度标准及计算方式进行统筹的管理。
2水工结构中的不确定性
随机性处理不确定性问题为概率可靠度模型的主要方法，在存在大量实测结构自身荷载与抗力参数的条件下，利用β度量结构可靠性具有明显的优越性。然而，在水工结构中遇到的不确定性问题通常不能利用较为精确的概率理论处理分析。
基岩中的渗水压力与大坝排水系统、帷幕灌浆质量以及地质结构等因素相关，也是一种具有较大变化区间的荷载。在设计阶段因缺乏相应的实测资料，因此较难对统计参数与概率分布进行计算。温度荷载与日照、水温与气温等变化相关，通常难以准确估计该参数数值，因此也作为变量处理。地震荷载具有较大的变异特性，仅能综合考虑多种因素的影响给出合理的范围。
在大坝设计阶段利用极限拉伸与弹性模量试验设计混凝土配合比，由于样本较少所以只能给定平均值。在施工阶段对混凝土强度进行取样测试，可获得充分的数据资料，因此可统计分析其力学参数。而在实际过程中影响坝体质量的关键因素为平仓振捣，因此所选择的力学参数并不能真实、客观反映坝体质量状况，概率可靠度理论在一定程度上受到限制。
基岩破坏通常为造成坝体失稳的主要因素，所以大坝可靠性与基岩抗力具有较为密切的相互关系。影响基岩承载力的关键因素有基岩内部存在的断层和软弱夹层，岩土体物质具有较为复杂的物理力学、结构和组成要素，并且还处于复杂的地下水与地应力环境内，因此在设计阶段对基岩与夹层内部软弱构造面的黏聚力、摩擦系数仅仅依靠少量的探硐与钻孔存在较大的困难。在基岩稳定性实际工程分析时，对于渗透压力系数、构造面产装、黏聚力、抹茶系数以及连通率等参数的实测资料较为，通常难以准确得到统计参数和概率分布，从而影响模型的分析结果。
3水工结构可靠度设计的具体实施
3.1构建可靠度计算模型
（1）分项系数极限状态表达式。在水工结构可靠度设计中，可利用分项系数极限状态表达式，反映出可能在结构中存在的不稳因素[7]。在使用此种方式时，应利用作用变异性明确水工结构可靠度分项系数r与材料性能等分项系数，以更好地对工程不稳定因素进行判断。
（2）明确目标可靠指标。在水工结构可靠度计算模型构建的过程中，相关工作人员还应明确目标可靠指标。具体来说，工程目标可靠指标与维护成本、投资风险等有关，能够从根本上反映出水工结构可靠度设计的经济效益及安全效益。不仅如此，通过经验校准法、经济优化法及事故类比法能够联系原有水工结构设计规范，明确目标可靠指标。
3.2确定结构设计等级标准
确定水工结构设计等级标准是非常重要的（包括工程级别、防洪标准、地震设防烈度等）。水工结构进行建筑结构设计的前提是要确定等级标准。设计标准的太高或者太低都会对工程建设产生一些影响。所以，在水工建筑物结构设计过程中，应大量考虑项目的建筑大小，项目完工带来的效益以及建筑物的相应类别等条件。在合理设计的基础上，应根据工程的实际施工和标准规范确定分级标准，尽最大可能掌握结构设计的划分要求，防止出现太高或太低的设计标准。只有这样才能减少施工花费，提升水工建筑结构设计的工程质量，使剩下工程的后续工作顺利完成。
3.3严格控制施工图审查阶段
在审查设计图纸时，增强对结构设计施工图的检查，尽量确保水工建筑结构设计的顺利进行。图纸核查也是保证水工结构质量的必不可少的环节。从当前我国水工建筑结构设计态势来看，我国水工建筑结构设计还是处于刚刚发展阶段，图纸审查技术水平非常低，审查工作也没有明确的规范，绘图审查存在一定的缺陷。面对当前这种情况，水利建设单位要尽最大努力保证图纸审查的顺利完成，增强图纸系统检查的规范性，在工作中积累绘图经验，持续改进图纸审查步骤和技术，提升图纸审查的水平，采用科学的办法选择检验方法，对水工结构设计进行适当检验，并制定相应的检验制度。严格执行该制度，以提高图纸审查的精确性和可靠性。还应重视有关信息的整理和收集，持续改进数据，按时对相关的信息进行记录，为以后的工作做参考。
3.4进行结构可靠度分析
由于水工结构设计的可靠度理论在分析方式、概率模型等方面依然存在一定的不完善性，因此在工程钢闸门、土石坝及水电站厂房中尚未得到完全普及，较落后于采用水工结构设计的总体水平。对比，国内外学者针对水工结构可靠度设计结构抗力荷载效应进行了系统研究，并采用校核法及其他研究方式对结构进行可靠度设计，更好地提升了传统结构可靠度分析质量及效率。举例而言，部分学者对水工钢闸门结构可靠设计进行了深入分析及总结，并提出可用于钢闸门设计的可靠度指标，为钢闸门可靠度设计提供了有利的支持。
现阶段我国水利工程还缺乏水工结构设计规范，需依照结构可靠理论对水工结构设计进行修改及完善，为日后水工结构设计可靠度理论分析朝向极限状态设计法转型提供重要基础。同时，相关管理部门也应该有意识地收集水工结构随机变量资料，设置具有可满足水工结构可靠度设计需求的数据库及软件系统，进一步推动水工结构可靠度设计智能化发展进程。随着统计数据积累及深入研究，原有不具备统计资料的随机变量及分项系数有了更加完善的概念，所使用水工结构设计规范也得到了不断的完善。
结论
总而言之，现阶段结构可靠度理论在水工结构设计中依然存在着诸多局限性，如统计参数与函数运算结果存在偏差、失效概率受分布概率参数应用严重等，需相关工作人员能够针对非概率可靠度理论分析法中对不稳定信息要求低、实用性强等特征，对水工结构可靠度设计流程进行不断的细化，弥补原有结构可靠度的不足之处，切实发挥出结构可靠度在水工结构设计的积极作用。
参考文献：
[1]侯建国，安旭文，张京穗，等.关于水工结构设计标准按结构可靠度理论进行修编的建议[J].武汉水利电力大学学报，2017（3）：59-63.
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[3]贾景伟.随机边界元法及其在水工结构可靠度分析中的应用研究[J].中国水能及电气化，2017（9）：41-44.
[4]张明，麦家煊，吴清高.随机边界元法及其在水工结构可靠度分析中的应用[J].水力发电学报，2018（S1）：46-53.