大型水电站厂房施工期混凝土开裂机理和防裂方法研究

针对大型厂房混凝土除了受地基约束外还受到侧向约束的特点,对其开裂机理进行了分析,认为强约束是导致此类结构开裂的重要因素之一.运用水管冷却混凝土温度场和应力场的有限元计算方法,利用反演辨识获得的热学参数,对某工程机电厂房肘管段混凝土结构进行了仿真预测分析,通过对各种温控防裂方案的比较,认为采取表面保温和内部水管降温相结合的温控措施,同时配合低温混凝土或跳仓浇筑技术对预防类似工程开裂具有很好的参考价值.

渐进式生态修复理论与河湖复苏关键技术

复苏河湖生态环境是推动新阶段水利高质量发展和全面推进美丽中国建设的关键路径。基于对河湖生态环境演变趋势及复苏理论发展趋势的分析,提出渐进式生态修复理论框架和河湖复苏技术体系。渐进式生态修复理论充分考虑流域生态系统退化的历史背景和现实状况,强调分阶段、分步骤、因地制宜实施环境治理、生态修复、自然恢复的治理模式,具有“分类施策、目标导向、系统治理、持续监测”四大特征,循序渐进地修复受损生态系统。在渐进式生态修复理论的指导下,研发了“动态补水-植生护岸-原位除藻”核心环境治理技术,发明了基于土著微生物的河湖生态修复技术,为永定河、茅洲河等河流生态环境复苏提供了理论和技术支撑。

大体积薄壁混凝土墩墙结构早龄期开裂过程的数值模拟

水工大体积薄壁混凝土墩墙结构在早龄期温度变形、自生体积变形等荷载作用下易出现多条竖直贯穿性裂缝,目前常用的应力计算方法无法模拟出工程结构的开裂过程和裂缝数量。将开挖释放荷载理论引入混凝土早龄期温度场和应力场计算中,编制了相关程序,模拟施工期的大体积薄壁混凝土墩墙结构的开裂过程。结果表明,墩墙结构在早龄期开裂过程、裂缝分布、裂缝数量与实际较吻合,且程序的计算效率较高。

中、小型土石坝渗流场三维有限元分析方法及应用

针对中、小土石坝工程的特点以及存在渗流安全的问题,采用改进的节点虚流量法,得到求解土石坝渗流问题的有限元分析方法,并编制Fortran程序.依托某土石坝工程,建立三维有限元渗流场计算模型,对正常蓄水时该坝坝体和坝基的渗流场进行了仿真计算,得到了相应的水头分布、浸润线以及渗漏量,并对该坝设计防渗体系下坝区渗流场规律和特点进行了分析.结果表明,该方法对中、低土石坝渗流溢出点和浸润线定位合理、准确,能够很好地模拟坝区渗流场规律,可为中、低土石坝的渗流安全评价提供参考.

淮阴三站泵站贯流式流道混凝土温度和应力仿真分析

根据淮阴三站泵站工程的流道特点、施工过程、现场环境等实际因素,利用三维非稳定温度场和应力场有限元仿真计算程序,对泵站主体混凝土结构施工全过程的温度场和应力场进行动态仿真计算,分析了施工期泵站贯流式流道墩墙混凝土结构裂缝产生的原因,提出相应的防裂措施。

昼夜温差对薄壁混凝土结构温度应力的影响分析

薄壁混凝土结构受昼夜温差的影响更容易产生裂缝。针对这一问题．利用三维有限单元法对某薄壁混凝土结构施工期进行了温度场和应力场的仿真计算分析。结果显示，在昼夜温差作用下，薄壁混凝土结构表面和内部均会产生较大应力波动，波动幅度在0.3-1．9MPa之间，对施工期温控防裂不利。此外，对薄壁混凝土结构施工期的仿真计算，环境温度取日气温变化更加合理。该研究能为具有较大昼夜温差地区的混凝土工程施工设计提供参考。

面板堆石坝垂直缝破坏下三维渗流场有限元模拟

采用改进节点虚流量法求解无压稳定渗流场,并引入无厚度的裂缝模型对破坏的垂直缝渗流行为进行模拟,得到面板堆石坝裂缝渗流问题的有限元分析方法,并编制Fortran程序。以某混凝土面板堆石坝为例,计算了面板单一垂直缝破坏和多条垂直缝破坏条件下的三维渗流场,得到不同条件下渗流场的水头分布、浸润线以及渗漏量,系统分析了面板堆石坝在垂直缝破坏条件下的稳定渗流场规律和特点。结果表明,该方法能对渗流逸出点和浸润线进行准确定位,还能很好地模拟面板垂直缝破坏对坝区渗流场的影响,可以为面板堆石坝的接缝设计提供参考。

贯流式泵站施工期的温控防裂对策研究

针对泵站结构施工期易开裂的问题,阐述了裂缝成因,提出了相应的防止措施.得出早期的内外温差和外部约束是产生表面裂缝的主要原因.采用了表面保温、水管冷却及设置砌体等方法来防止墩墙混凝土产生温度裂缝.利用水管冷却混凝土温度场和应力场的三维有限单元精确算法,对某大型贯流式泵站墩墙结构的施工期温控防裂进行了仿真计算,结果显示计算方法精确、防裂效果良好,对此类工程具有一定的参考价值.

倒虹吸地涵混凝土结构施工期温控敏感性分析

针对倒虹吸地涵混凝土结构的特点以及施工期易产生裂缝这一问题,阐述了影响混凝土温度和应力的主要因素,认为此类结构施工期开裂与浇筑分层、间歇时间、寒潮冷击、昼夜温差、表面保温和冷却水管密切相关。以实际工程为依托,采用三维非稳定温度场和应力场的有限单元法以及水管冷却的精确算法,对温控影响因素进行敏感性研究,认为浇筑分层和间歇时间对混凝土结构整体性和协调变形能力有较大影响,寒潮冷击和昼夜温差对表面防裂极为不利,适当保温和冷却水管能大幅提高混凝土的抗裂能力。此外,根据研究结果,对某工程提出具有针对性的温控防裂措施。

泵送混凝土结构施工期温控防裂研究

针对泵送混凝土结构施工期易开裂的问题,从减小温差和约束出发,采用三维不稳定温度场和应力场的有限单元法及水管冷却离散算法,对某泵送混凝土结构施工期防裂方法进行数值计算分析。计算结果表明:表面保温性能越好,结构早期内外温差越小,表面拉应力也就越小,但拆模后表面和后期内部的拉应力也越大;吊空模板技术、缩短间歇时间和设置后浇带等施工方式对减小约束、防止结构后期裂缝有利;合理保温和水管冷却是防止裂缝产生的有效措施。

闸坝冲沙闸闸墩施工期温度与应力仿真研究

针对闸坝冲沙闸闸墩尺寸大,混凝土强度等级高,底部约束作用强等特点,以温控为目的,开展闸墩混凝土结构施工期温度和应力的计算机仿真研究。以某闸坝工程为例,对冲沙闸闸墩结构进行三维有限元模拟,采用不稳定温度场和应力场的有限单元法进行仿真计算,并对其施工全过程的温度及应力变化规律与分布特点进行分析。结果表明:在底板强约束作用下,冲沙闸闸墩混凝土施工期在距离厚底板一定范围内产生了较大的拉应力,易引起结构开裂,建议在施工期采取相应的温控防裂措施。

成熟度理论在混凝土防裂仿真中的计算研究

通过对泵送大坝混凝土弹性模量与抗压强度试验结果的关系拟合,推导建立了弹性模量与成熟度间的函数关系,并通过考虑成熟度影响描述温度场与应力场耦合,使仿真计算结果更贴近实际,解决了程序计算中混凝土弹性模量不受温度因素影响的缺陷。对比分析成熟度对混凝土开裂风险的影响,对混凝土早期开裂预警并采取措施有重要意义。

堆石坝面板混凝土施工期温度和应力全坝段仿真分析

针对堆石坝面板混凝土易开裂问题及其结构特点,开展了面板混凝土施工期温度和应力变化规律的仿真研究.依托某混凝土面板堆石坝工程,建立了三维仿真计算网格;采用三维不稳定温度场和应力场的有限元仿真计算程序,对堆石坝面板全坝段施工过程的温度和应力进行了动态仿真计算和分析.结果表明,堆石坝面板施工期内部拉应力较大,且最大拉应力出现在最大温降龄期;此外,面板短间歇面施工期拉应力较小,长间歇面在上层混凝土浇筑后拉应力较大.

水电站厂房大体积混凝土温度应力分析与防裂措施

针对厂房混凝土结构施工期易开裂的问题,采用三维非稳定温度场及应力场的有限元计算方法,对某水电站厂房下部大体积混凝土结构的施工全过程进行数值模拟,揭示其温度场及应力场的发展过程和分布规律,并根据计算结果提出切实可行的温控防裂措施。经分析发现,在低温入仓的基础上,采取表面保温和内部导热降温相结合的温控防裂措施,可有效降低混凝土早期的内外温差和后期的温降幅度,从而提高厂房混凝土的抗裂安全性。

水工混凝土结构施工期冻融破坏仿真模拟

在水工混凝土长期施工过程中,冻胀是导致混凝土裂缝产生和发展的因素之一。本文在前人研究基础之上,通过分析混凝土冻融特性,提出了随龄期变化的力学特性模型,并利用三维有限元仿真计算程序,对混凝土施工期可能产生的冻融破坏过程进行数值模拟,计算结果与实际冻胀开裂规律一致,故该研究可为工程施工过程设计提供理论依据。

寒潮作用下大型水闸施工期温控防裂仿真分析

针对大型混凝土水闸因体积庞大进行寒潮影响下的温控防裂仿真计算时精度较低的问题,提出了子母模型联合反馈修正算法,有限元计算过程中在空间上和时间上进行加密,每完成一次子模型的计算,将结果反馈至母模型。于曹闸工程实例分析表明:5℃及10℃温差区间寒潮冷击对结构表面温度影响较大,对内部影响较小,导致表面开裂,采取适当保温措施即可防裂;该计算结果可满足工程要求,提高了计算速度,证明了算法的合理性。

南水北调高性能混凝土温度边界条件的试验研究

为了获取南水北调工程高性能混凝土准确的温度场边界条件,浇筑了一个大型混凝土试块,其中通有3根不同的塑料冷却水管,试块四周和底面采用了5种不同的模板,上表面覆盖了4种不同的保温材料.采用遗传算法对实测数据进行反演,获取了相关的边界条件参数,对温控仿真计算具有重要的参考价值.

基于热-水-力耦合的电渗排水试验数值模拟

基于多孔介质理论和热力学理论,考虑电渗产生的温度对土体变形及排水性质的影响,建立热-水-力耦合作用下的电渗排水多场耦合数学模型,并利用Fortran语言编制计算程序。在此基础上开展电渗排水现场试验的数值模拟,并与现场监测结果进行对比。研究结果表明:建立的模型可较好地模拟电渗过程中的温度场、渗流场及应力场变化和分布规律。土体温度随能耗增大而升高,尤其对于电极附近土体;阳极周围土体孔隙水压力减小,而阴极周围土体孔隙水压力增大,且考虑温度作用下的电渗流量随电渗的持续而增加;地基沉降由土体温度上升引起。

基于子模型法的碾压混凝土坝孔口结构施工期温度应力研究

该文针对混凝土坝孔口结构尺寸相对很小的问题,引入有限元子模型法,解决了子模型切割边界的边值问题,同时提出了减小子模型法存在时间域和空间域离散误差的方法,实现了混凝土坝孔口结构的精确仿真。在此研究基础上,依托某碾压混凝土坝工程,对大坝孔口结构进行了施工期温度场和应力场的仿真计算,重点分析了泄流中孔结构施工期温度和应力的变化及分布规律。研究表明,孔口混凝土在施工早期(10～30d)出现较大拉应力,最大拉应力出现在浇筑后的第一个冬季。子模型法为研究大坝孔口结构的温度场和应力场提供了有效的途径。

严寒区胶凝砂砾石坝施工期冻融温度与应力仿真

在严寒地区修筑胶凝砂砾石坝时,其冻胀抗裂性能往往是工程关注的重点。在前人研究的基础上,以守口堡胶凝砂砾石坝为研究对象,通过分析胶凝砂砾石的特点,利用编制的胶凝砂砾石三维非稳定冻融温度场与应力场有限元计算程序,对施工期的冻融与温度应力进行数值模拟。研究结果表明,即使不采取温控措施,坝体产生的温度应力也很小,不会产生温度裂缝;在冬季低温季节,严寒地区胶凝砂砾石坝施工期长间歇仓面易发生冻胀开裂,应予以重视。