盾构井底板混凝土温控参数敏感性分析

以珠江三角洲水资源配置工程的典型盾构井底板为例,采用saptis三维有限元软件,进行浇筑温度和通水冷却温控参数敏感性分析。结果表明,高温季节降低浇筑温度有利于控制混凝土内部最高温度,浇筑温度每增高1℃,内部最高温度增加约0.79℃,建议将浇筑温度降低至23℃;优化通水冷却参数(加密冷却水管,降低通水水温,适当延长通水时长)能达到良好的温控防裂效果。

高海拔地区高拱坝首仓混凝土温度反演分析与温控措施优化

【目的】大坝各个坝段首仓浇筑混凝土常采用大量三级配混凝土浇筑,混凝土绝热温升较高,同时该区域受基础约束大,在温控措施失效的情况下温度峰值容易超过设计允许值,即温度超标而产生较大的应力。为保障大坝的安全,需要采用合理的二期冷却措施控制大坝的温度应力。【方法】在分析了高寒高海拔地区坝体首仓混凝土温度超标和应力形成的原因,以及温度超标后大坝最大应力及安全系数的基础上,对二期冷却进行优化分析。然后以叶巴滩工程为例,设置一、二灌区(拱坝浇筑过程中,在横缝位置,按一定高程埋设止浆片,形成各个灌浆区域,即为横缝灌浆中的灌区)同冷,将16-1仓的温度降低到12.50℃时进行暂时的控温处理,保持首仓的温度高于第一和第二灌区其余仓2.00℃,将首仓混凝土二期冷却目标温度设定为设计可行的上限11.00℃。【结果】计算结果显示,通过温控措施优化,可将坝体的安全系数从优化前可能出现的最不利情况的1.25提高至优化后的1.63。【结论】结果表明,温控优化措施可有效避免大坝首仓混凝土出现裂缝,同时可为同类工程类似情况提供温控措施建议。

对流-导热耦合作用下保温层对寒区水工隧洞衬砌结构力学特性的影响

以新疆布伦口水电站引水隧洞为例,考虑对流-导热作用,通过现场监测成果和有限元仿真计算,分析引水隧洞在不同位置铺设不同厚度的保温层对衬砌结构热-力耦合特性的影响。结果表明,表面铺设时,保温层厚度与衬砌的冻胀力呈负相关,且当厚度在0.06 m以上时,二次衬砌的冻胀力变为压应力;保温层厚度与衬砌的横向位移呈正相关,与纵向位移呈负相关。夹层铺设时,保温层厚度与二次衬砌的冻胀力呈正相关,与一次衬砌的冻胀力呈负相关;随着保温层厚度的增加,二次衬砌的最大主应力变为拉应力,不利于二次衬砌的安全稳定;随着保温层厚度的增加,一次、二次衬砌的横向位移差值增大近4倍,纵向位移差值增大10倍以上。

基于沙猫群优化算法的拱坝热学参数反演分析

在混凝土温度场计算中,热学参数对计算结果的准确性有着很大影响。为了得到更加符合现场实际情况的热学参数值,提出了一种基于沙猫群优化算法的拱坝热学参数反演方法。通过12种不同的测试函数,验证了沙猫群优化算法的性能相比于其他3种传统优化算法有着一定的优势。同时,考虑到环境温度变化和多级冷却通水的影响,应用沙猫群优化算法对白鹤滩拱坝混凝土浇筑仓热学参数进行了反演。通过反演结果证明了沙猫群优化算法应用到工程实践中的合理性和可靠性,可以满足实际工程的精度需求。

膨胀剂和后浇带对超长环形底板混凝土防裂的影响研究

世界上亮度最高的第四代高能同步辐射光源的超长环形底板周长约1494 m、厚1 m,如何保证底板混凝土施工质量防止裂缝产生是工程的难点。建立有限元三维数值分析模型,按照实际施工过程仿真底板混凝土的跳仓浇筑过程,模拟分析底板混凝土温度及温度应力变化情况,同时将计算温度结果与实测温度结果进行对比,验证热学参数的合理性和准确性。在反演分析基础上,研究膨胀剂和后浇带的温控防裂效果。研究结果表明:早膨胀型自变(Ⅰ型)对混凝土早龄期应力的影响是有利的,但晚膨胀型自变(Ⅲ型)的延迟膨胀性补偿由于混凝土收缩和温降引起的应力,有利于减小底板冬季最大拉应力;设置后浇带能减小底板混凝土分缝分块长度,削减混凝土最大拉应力,削减幅度为6.65%。

高温间歇对碾压混凝土坝施工期温控防裂影响研究

中国东部沿海地区夏季温度高,该类地区的碾压混凝土坝工程在施工期往往会设置高温间歇,但目前设置高温间歇主要依赖经验,缺少相关定量分析。依托福建省霍口水库工程,以有限元仿真分析为手段,对比分析了高温间歇对该碾压混凝土坝施工期温度、应力的影响。分析结果表明:夏季高温季节连续施工,会造成坝体基础温差与内外温差过大,存在开裂风险;与连续施工相比,设置高温间歇能显著降低碾压混凝土坝表面和内部的后期开裂风险,但复工后浇筑的混凝土仍然需要采取通水冷却措施进行降温,以避免开裂。研究成果可为碾压混凝土在施工期设置高温间歇提供科学依据和参考。

大体积混凝土墙体温度应力的半解析法

为了控制大体积混凝土墙体在浇筑后产生的温度应力,确保结构的功能性和耐久性不会受到影响,利用在ABAQUS中自开发的数值模型,通过与试验数据对比确保模型计算的准确性后,对大体积混凝土墙体展开了参数分析,分析内容包括墙体长高比、墙体厚度、温度差、地基刚度和徐变,并根据分析数据给出了墙体温度应力的半解析计算公式。结果表明:墙体温度应力与徐变呈负相关关系,与墙体的尺寸和温度差呈正相关关系,且墙体越长,温度应力增加的速度就越慢;半解析公式计算结果的平均误差不超过6%,可为工程设计提供指导。

大直径超深圆竖井内衬逆顺结合作法施工过程温度应力研究

珠江三角洲水资源配置工程A2标03号盾构井为外径35.9 m圆形竖井、开挖深度达73.98 m,施工复杂且难度较大,保证施工过程中不出现温度裂缝尤为重要。针对此问题,根据结构、施工特点,将盾构井内衬分为内衬墙、洞门墙和底板3个部分,使用三维有限元程序,采用逆-顺结合施工方法,基于内衬混凝土施工方案,对内衬结构施工过程进行数值模拟,研究内衬墙、洞门墙和底板温度、应力发展情况。数值模拟结果表明:(1)内衬墙、洞门墙和底板降温速率分别为0.28、0.23、0.19℃/d;(2)随着高程的降低,盾构井温控难度逐步下降,内衬墙厚度较小,受地下连续墙约束和气温变化影响较大,在高温季节浇筑的部位开裂风险较大,低温季节浇筑的洞门墙和底板开裂风险较小;(3)洞门墙和底板由于施工工序和间歇期,在结构突变连接处出现较大应力,施工中要加强这些部位的监测。

短周期温度荷载对大坝混凝土表面温度应力影响研究

为探究外部环境变化形成的短周期荷载对混凝土外观、质量、蓄水等的影响,以周宁抽水蓄能电站碾压混凝土大坝为例,借助三维有限单元法,对昼夜温差和寒潮引起的碾压混凝土重力坝表面温度应力变化进行研究。研究结果表明:加强保温可以明显削减短周期温度荷载的影响,防止裂缝产生;寒潮对混凝土表层影响范围更深,约为1.4~1.6 m。研究成果可帮助制定混凝土温控防裂标准,对短周期温度荷载影响较大区域的工程施工具有一定参考价值。

城市深埋输水隧洞快速施工方案及施工技术研究

针对城市深埋输水隧洞征地困难、施工场地布置难度大,城区施工期运输限制条件多等施工特点,为了减少施工对周边居民生活、企业生产的干扰,保障施工期间临近既有建(构)筑物安全,减少工程弃渣对周边环境影响等,基于罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程,研究提出城市深埋输水隧洞快速施工方案及施工技术,采用TBM法进行主线隧洞施工,并针对断层破碎带及富水洞段、软弱围岩、超硬岩施工等不良地质问题提出针对性处理措施。所提工法与传统工法相比,可提升隧洞工程质量,降低施工对周边环境的影响,减小与地面及地下轨道交通线路交叉影响以及地表沉降及地下水渗漏的影响,缩减施工工作面和地表占地,有效提高施工工效、缩短工期。研究成果可为类似工程施工提供参考。

双曲拱坝不同封拱温度下的等效应力法分析

拱坝内部应力对安全性影响较大,坝体内部过大的温度应力易引起较大的安全隐患。本文以陕西省东庄水利枢纽工程混凝土双曲拱坝为研究对象,考虑不同工况下的坝体温度应力变化,使用有限元等效应力法分析封拱温度对坝体最大主应力和位移的影响,通过拱冠梁截面应力对比有限元法和有限元等效应力法的差别,进而得到最佳的双曲拱坝封拱温度场,确定合理的封拱方案,可为碾压混凝土高拱坝封拱温度场的设计提供参考。

新疆大石峡水利枢纽无压泄洪洞衬砌混凝土温控防裂研究

受高速水流长期冲刷作用的影响,泄洪洞衬砌混凝土一旦产生裂缝,必将引起过流面的空蚀破坏,进而影响工程的正常稳定运行。因此,对泄洪洞衬砌混凝土进行温控防裂研究具有重要意义。依托大石峡水利枢纽泄洪排沙洞工程,采用三维有限元法,计算分析了不同温控措施下泄洪洞衬砌混凝土温度及温度应力的变化规律,论证了不同温控措施的适宜性。结果表明:喷雾洒水措施对改善衬砌混凝土表面温度应力具有一定的效果,并对混凝土干缩裂缝有明显的抑制作用;通水冷却措施主要侧重于改善衬砌混凝土内部的温度和应力状况,但会促使降温过程提前产生,增加早期开裂的风险,因此在施工过程中应严格控制混凝土降温速率和早期降温幅度,建议控制混凝土降温速率不超过2.0~2.5℃/d;施工初期和冬季低温时期均是温度裂缝发生的较危险时段,以冬季保温措施配合施工期的降温措施可以获得更佳的效果。研究成果可为类似泄洪洞工程衬砌混凝土的温控防裂设计与施工提供参考。

泵闸混凝土施工期智能温控关键信息识别

为实现施工期大体积混凝土温控要素的智能快速识别,提高智能温控系统的反馈及预测模型精度,提出了一套智能算法对物联网技术采集到的各类温控要素原始测值进行识别及转化。针对浇筑温度、浇筑时间、最高温度、内外温差、冷却通水起止时间与表面保温覆盖等施工期关键温控参数,结合工程经验分别给出相应识别任务的判定逻辑并编写对应程序,然后应用多个实际工程数据进行验证,并分析各识别功能的准确率。验证结果表明,本文算法识别效果良好,能够实现温控要素采集的自动化、智能化、快速化、精准化,具有较强的工程实用价值。

泵闸施工期智能温控数据采集与管理系统研发

针对泵闸结构大体积混凝土,研发了功耗低、独立性强、施工干扰小且存取便捷的施工期智能温控数据采集与管理系统.针对DS18B20数字温度传感器,以Modbus协议为基础开发了基于VB.NET的温度采集系统,实现了对采集模块的自动编号以及采集与存储频率的自由调控;建立了含有多个温度测区表和流量表的SQL server数据库,方便数据存储、查询与管理;开发了基于B/S架构的Web温控信息管理平台,实时呈现大体积混凝土温控数据与相关图表.

水库水温研究进展及趋势

水库水温时空分布的变化对库区及下游河道环境及水生生态系统等产生重大影响,水库水温研究对库区及下游河道生态环境保护具有重要意义。回顾了国内外水库水温研究历程,介绍了主要的水库水温结构判别方法和水库水温研究方法,重点论述了水库水温机理性模型与智能算法模型的最新动态及前沿进展,总结归纳了水库水温分层特性、生态环境影响及其改善措施的最新研究成果,提出了未来重点研究方向:梯级水库影响下流域河-库系统水热传递规律、基于非静压的水库水流水温耦合计算、面向下游水温改善的水库分层取水生态调度。

高海拔气候环境下碾压混凝土重力坝施工期开裂风险分析

DG水电站位于高寒高海拔地区,气候环境复杂。为研究施工期碾压混凝土温控防裂问题,选取DG水电站厂房坝段为研究对象,采用三维数值仿真模拟技术进行施工期大坝温度场和温度应力计算,以及气温骤降、昼夜大温差对坝体影响的敏感性分析。研究结果表明:气温骤降、昼夜大温差在坝体表面分别产生约1.4,0.9 MPa的拉应力,易在坝体表面引起裂缝;为了减小由此引发的混凝土开裂风险,采用混凝土表面保温防护措施之后,坝体表面温度应力相应得到显著改善,拉应力分别减少至约0.3,0.4 MPa。

泄洪洞衬砌混凝土施工期温控方案比选

隧洞衬砌混凝土受周围基岩约束明显,且一般是泵送混凝土,绝热温升高、温升快,结构特点和材料特点决定了隧洞衬砌混凝土易产生温度裂缝,温控防裂一直是工程建设者重点关注的问题。针对这一问题,以某重大工程的泄洪洞衬砌为例,采用三维有限单元法,对不同流水养护和保温力度温控措施下的泄洪洞衬砌混凝土的温度应力进行仿真计算分析,对比温控效果。结果显示,高温季节浇筑的泄洪洞衬砌混凝土,浇筑当年高温季节(4—10月)层面流水养护;10月份后混凝土表面覆盖保温系数不大于2.796kJ/(m^(2)·h·℃)的保温材料,即5cm保温被,可以有效减少裂缝产生的可能性。该方法可以为相关工程提供参考并指导施工。

基于实测徐变的水工混凝土细观力学参数反演

现有混凝土细观力学参数反演分析一般是基于实测轴向应变进行,而荷载作用下的混凝土试件存在明显的泊松效应,因此联合实测纵、横向应变优化反演的力学参数更能反映材料的真实性能。首先开展了不同加载龄期的水工混凝土单轴压缩徐变泊松比试验,然后基于加荷和持荷阶段的实测纵、横向应变,采用“正交设计-神经网络-细观有限元模型”相结合的方法,反演获得了骨料与砂浆的弹性力学参数;进而将混凝土实测徐变度作为砂浆徐变度的初始值,反演获得持荷阶段砂浆徐变度及徐变泊松比;最后对比分析了反演获得的砂浆徐变度和混凝土徐变度。结果表明:骨料、砂浆的力学参数与混凝土力学参数存在差异,基于实测应变反演获得的骨料、砂浆弹性泊松比在0.13~0.20之间,砂浆徐变泊松比为0.125;相同加载龄期下,砂浆的徐变特性与混凝土的徐变特性相似且砂浆的徐变度要大于混凝土的徐变度,反演获得的砂浆徐变度约为混凝土徐变度的2.5倍。

船闸闸室墙开裂机理及防裂方法研究

船闸闸室墙在中间浮式系船柱附近的混凝土易产生裂缝,影响船闸工程整体稳定性。通过对闸室混凝土的温度应力展开仿真分析和实际船闸工程混凝土裂缝调研,发现整浇闸墙中间系船柱附近和上下游侧墙中间下部混凝土在施工期易产生竖向裂缝。因此,考虑闸墙中部采用后浇带的方式,并且比较了后浇带不同施工方案,发现采用后浇带能降低闸室上下游侧墙混凝土的最大主应力,防止裂缝的产生;但仅采用后浇带的方式,会导致中间浮式系船柱附近的后浇混凝土开裂风险增加;因此,可通过改变后浇带浇筑顺序和采用微膨胀混凝土的方式,提高中间浮式系船柱附近混凝土的抗裂能力。

阳江沥青混凝土心墙堆石坝应力变形特性研究

为了评价阳江抽水蓄能电站下水库沥青混凝土心墙堆石坝的安全性,采用非线性有限元法对覆盖层最厚的大坝断面开展应力变形计算,详细模拟大坝的施工和蓄水过程。计算结果表明:竣工期和蓄水期坝体应力变形分布规律总体合理,竣工期坝体水平位移极值分别为-22.74 cm和26.18 cm,沉降极值为-73.80 cm,沉降率为0.91%。蓄水后,坝体水平变形变化较为明显,沉降极值稍有增加;坝体大、小主应力极值分别约为1.30 MPa和0.63 MPa,位于坝基全风化层。蓄水期,心墙挠度变化范围为73.76~77.83 cm。蓄水前后,心墙大、小主应力小幅变化,均为压应力,应力水平均较小,极值为0.68,心墙不会出现剪切破坏。总体上,大坝应力变形在正常范围内,整体安全性高,大坝断面设计合理。