基于温度应力仿真的仙洞沟堆石混凝土坝分缝技术研究

堆石混凝土重力坝是否分横缝及分缝间距对大坝温度应力影响很大,在相同环境下,坝体不分缝或横缝间距越大,温度应力越大,大坝开裂风险也越高;但不分缝或长距离分缝,可有效简化施工工序,实现快速连续施工,能充分体现该坝型优势。该研究针对仙洞沟水库工程实际,对堆石混凝土大坝整体不分缝和超出规范规定的长距离坝段分缝方案进行研究,基于不同的温控措施进行温度应力三维仿真分析,在最终确定大坝的分缝和温控方案的同时,进行有益探索,推动了堆石混凝土筑坝技术的发展。

叶巴滩堆石混凝土二道坝温度应力仿真分析及温控措施研究

对位于高海拔地区的叶巴滩堆石混凝土二道坝工程开展全坝段温度应力仿真分析,重点研究大坝横缝分缝措施和混凝土表面保温措施对坝体温度应力的影响。结果表明:结构分缝措施可以降低坝体内部拉应力,设置1条横缝即可有效控制坝体内部高拉应力区范围,并使应力极值降低约0.8 MPa;混凝土表面保温措施可在秋冬季节显著降低大坝表层混凝土温降幅度,减小表层温度应力水平,使应力极值降低约0.6 MPa;叶巴滩二道坝设置1条横缝并采取表面保温可满足施工期温控要求。

蛭石增强垫片加速寿命试验的最高温度应力水平确定研究

研究高可靠性垫片的寿命通常采用加速寿命试验,而加速寿命试验要求失效机理一致,因此合理地选择垫片最高应力水平尤为重要。以蛭石增强垫片为研究对象,进行温度加速退化试验,建立了垫片的幂律退化模型,基于Arrehenius方程和激活能原理得到了失效机理转变的温度区间;在给定失效阈值前提下,对伪寿命数据服从Weibull分布进行假设检验,确定了垫片最高温度应力水平为1123 K。对退化过的垫片进行压缩回弹试验,结果表明,当退化温度高于1123 K时,垫片的压缩回弹性能明显下降,进一步说明最高温度应力水平为1123 K的合理性。

高温高压气井测试井筒温度应力场耦合分析

海上高温高压气井测试期间,井口温度升幅过大易导致水泥环发生破坏,近井口出现密封失效,而目前针对上述问题涉及的温度应力耦合方面的基础理论研究还不够深入。文中基于传热学和弹塑性力学等相关理论,建立了深水高温高压气井测试期间井筒温度应力场耦合模型,并采用PIPESIM模拟和实测2套温度数据验证了模型的高精度与准确性。进一步利用建立的模型对测试期间的井筒温度及水泥环应力分布进行分析,提出了测试期间存在“最佳测试产量”,并对温度应力场的影响因素开展了参数敏感性分析。结果表明,测试产量和气油比对井筒温度应力场的影响较大。选择壁厚较大的套管、低弹性模量及高泊松比的弹韧性水泥浆,更能在井口升温幅度较大时保持良好的水泥环密封性。本研究可为海洋气井测试过程中井筒温度应力场的准确预测提供理论依据,对井筒安全评价具有重要工程意义。

寒冷地区堆石混凝土坝温度应力仿真分析——以东庄二道坝为例

针对寒区堆石混凝土坝内外温差引起坝体裂缝问题,以东庄二道坝为依托,基于工程图纸进行网格划分和三维建模,进行三维有限元模型计算,对堆石混凝土重力坝温度应力场进行仿真分析,并结合工程实测数据进行参数反演标定。结果表明:施工期坝体拉应力在冬季呈现较高水平,拉应力主要出现在坝体上下游面一定厚度的表层区,尤以中下部高程的抗冲耐磨混凝土拉应力最大;在冬季内部拉应力明显高于坝的两侧,两个坝段宽度方向均出现超过允许应力的情况。建议将短缝加深四层有限元单元,坝体稳定性得到较大提高,工程量相对较小,既安全又经济,为最优方案。

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。

考虑温度应力动态变化的继电保护装置可靠性研究

继电保护装置内部包含大量的电子器件,环境的温湿度、振动等对继电保护装置的可靠性都有影响。针对安装在开关柜中的保护装置在运行期间受到的温度应力的复杂动态变化,将环境温度视为一个服从正态分布的随机变量,结合Arrhenius模型与Weibull模型,由条件概率密度函数以及温度应力分布的概率密度函数推导出保护装置失效的全概率密度函数、可靠度函数和失效率函数。通过数值计算方法,得到温度的均值参数和方差参数变化对保护装置可靠性的影响,为继电保护装置在现场运行的可靠性研究提供理论依据。

某堆石混凝土拦沙坝施工期温度应力仿真分析

为了研究堆石混凝土技术在抽水蓄能电站中热力学性能和温度应力水平,依托某抽蓄水能电站的堆石混凝土拦沙坝工程,对坝体堆石混凝土在施工过程中坝体温度应力进行有限元仿真分析,初步掌握坝体在施工过程中温度应力变化规律,并据此进行坝体宽度和温控措施进行分析。结果表明:在施工过程中坝体内部最高温升低于堆石混凝土的绝热温升,且坝体整体应力水平较低,平均拉应力低于0.83 MPa,满足设计要求;对于不同坝段宽度,坝段宽度对该工程温度场和应力场影响不大,可进一步论证增加坝段宽度,简化施工工艺,降低施工成本。采取相当于8 cm~12 cm厚度的聚苯乙烯泡沫板的保温措施时可有效降低冬季坝体表面的高拉应力,避免产生开裂风险。

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。

基于模量及温度应力的硬质沥青稳定碎石低温性能研究

大粒径沥青稳定碎石的冻断或弯曲试验实现较为困难,为了研究硬质沥青稳定碎石的低温性能,设计了宽温度范围模量主曲线及低温开裂温度两种评价方法。基于模量主曲线,发现硬质沥青稳定碎石的动态模量在35℃环境下比普通沥青稳定碎石高112%,而在-20℃时则仅比普通沥青稳定碎石高19%;通过温度应力和抗拉强度计算的低温开裂温度发现,硬质沥青和普通沥青稳定碎石的低温开裂温度均达到了-20℃以下,前者仅比后者高3℃。模量和低温开裂温度两方面的分析评价表明,硬质沥青稳定碎石的低温性能比普通沥青稳定碎石略低,但应用于非严寒环境时不会明显提高路面低温开裂的可能。

基于温度--应力试验的混凝土温度应力仿真

为分析早龄期混凝土的温度变形和温度应力,使用ABAQUS有限元分析软件,考虑混凝土的热膨胀系数和弹性模量随等效龄期的变化规律,通过现有的堆石坝面板混凝土温度—应力试验测试数据建立温度—应力试验试件有限元分析模型,开展混凝土温度变形对应的温度场和应力场的数值仿真研究。研究结果表明:使用等效龄期,考虑早龄期混凝土热膨胀系数、弹性模量的时变性,可以提高温度应力场仿真模拟的精度,为实际工程提供更安全的设计依据。

堆石混凝土高拱坝施工期温度应力仿真分析

为研究堆石混凝土高拱坝施工期温度场和应力场的分布特点,并探究堆石混凝土在高拱坝上的适用性,本文运用数值仿真及顺序耦合法,综合考虑堆石混凝土弹模变化、堆石混凝土入仓温度、环境气候变化等因素,对不同温控措施的堆石混凝土高拱坝进行施工期全过程仿真计算。对比分析不同温控措施下高拱坝施工期的温度场和应力场,结果表明:不同温控工况下,坝体温度场和应力场的分布规律基本一致,施工期温度应力与混凝土入仓温度相关,运行期坝体应力随环境气温变化;应力线性化后最大拉应力分别为1.68 MPa、1.60 MPa、1.48 MPa。因此,堆石混凝土运用于高拱坝时,在分缝浇筑的情况下,仅需采取简单温控措施即可满足温度防裂要求。

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。

基于高层建筑的大体积钢筋混凝土温度应力分析

本文围绕高层建筑结构,针对大体积钢筋混凝土中粉煤灰掺量对温度应力的影响展开深入研究,旨在提高结构设计的可靠性和安全性。采用数值模拟和实验测试相结合的方法,分析了在不同粉煤灰掺量条件下,大体积钢筋混凝土结构在温度变化过程中所产生的应力分布和变化规律。研究结果表明,粉煤灰掺量对结构的温度应力产生显著影响,这对于在高层建筑中应用大体积钢筋混凝土结构具有重要意义。

超长混凝土地下室墙体温度应力计算与分析

超长混凝土墙体由水泥水化放热和季节温差产生的温度应力、混凝土收缩产生的收缩应力是导致墙体开裂的重要因素。结合具体工程,利用有限元软件Abaqus对墙体的温度和收缩应力进行了计算分析,得到了不施加预应力、施加预应力及施加预应力的同时设置诱导缝这3种情况下的墙体正应力和剪应力分布规律。分析结果表明,通过合理设置后浇带和预应力筋可较好地解决早期和长期的温度应力和收缩应力,若同时在墙中设置诱导缝则可以更好地解决墙体的抗裂问题。

某体育场超长结构的温度应力分析与预应力设计

某体育场采用混凝土框架结构体系,屋面采用钢桁架,底层看台由抗震缝分为四个结构单元,其中东西看台纵轴长度约241 m,为超长混凝土结构。由于混凝土收缩效应和季节温差效应,可能导致楼板在平面内产生较大的拉应力,从而产生裂缝。综合考虑混凝土徐变引起的收缩应力,以及季节温差引起的温度应力,对楼板应力进行了计算分析。分析结果表明:在混凝土自身收缩和外部温差作用下,楼板平台段和阶梯段越靠近中间区域拉应力越大,最大拉应力约3 MPa。根据应力分析结果,在平台段和阶梯段分别施加间距为600 mm和830 mm的无粘结预应力筋。经验算,预应力筋能够完全抵抗混凝土自身收缩和外部温差作用下楼板平面内的拉应力,避免结构在正常使用状态下产生有害裂缝,为超长混凝土结构设计提供了有效的设计建议。

建筑混凝土的施工温度应力及养护措施

在分析建筑混凝土温度裂缝产生原因及裂缝特点的基础上,结合建筑工程实例,分析建筑筏板基础的主要施工技术、养护措施以及养护阶段的温度控制方法,再计算筏板基础混凝土的温度应力,评价混凝土筏板基础的防裂性能。实践表明,筏板基础混凝土结构的抗裂安全系数达到要求,具有良好的抗裂效果,施工方法可行,对类似工程有参考价值。

超长混凝土结构温度应力分析与设计措施

温度变化对超长混凝土结构的变形和内力存在较大影响。某工程位于成都市新津区,设计为1层地下室(局部2层地下室)。该地下室采用混凝土结构,平面尺寸达到600 m×53 m。出于保证使用功能考虑,要求整体地下室方案不设温度伸缩缝。为解决这一问题,设计人员提出了一些结构设计分析方法,并引入应力释放带,利用YJK结构设计软件对地下室顶板的温度应力进行评估,通过分析结果提出了控制地下室温度裂缝的措施,与现场修建完成后的实际情况对比,验证了该措施的有效性。

冻土区桩基温度场分析及温度应力控制研究

以传热学为基础,结合川藏铁路沿线冻土区某桥梁工程实例,确定边界条件与模型计算热力学参数。通过有限元软件建立三维数值模型分析求解,绝热温升的数值模拟计算值与公式理论计算值相吻合,研究了低温环境下桩基浇筑完成后桩土温度场的演化规律,分析并探究了温度应力的成因及其控制措施,以改善桩基的工作性能。结果表明:在混凝土浇筑完成前期,受水泥水化热的影响,桩中心温度明显高于同一深度桩壁温度,桩内外温度差引起温度应力,即在桩表面出现拉应力、桩中心出现压应力;但地面以上桩基部分出现了拉应力大于混凝土允许抗拉强度的状况,为此在桩顶处设置5 d、1℃的保温措施,温度应力明显改善,有效防止了桩基冻裂发生。研究成果可为类似工程设计及施工提供借鉴。

考虑排水管路温度应力变化的支承梁可变荷载分析方法

矿井开采模式逐渐向深部延伸的转变加深了高温热害对生产的影响。常用设计规范显示排水管路温度应力与支承梁的力之间存在倍增关系,这直接关系到矿井的安全运行。因此,针对煤矿井筒内排水管路温度应力对支承梁的作用力问题,基于温度应力与变形量原理,创新性提出了立井井筒中排水管路支撑梁计算模型,并采用矩形运算方法计算得出两端和中间管路支撑梁所受力。综合了温度应力的影响,通过理论计算与分析得到支撑梁的计算温度应力值均小于规范中的温度变化标准值,显著地降低了托架支撑力的原有设计值,从理论上证明了在实践中托架的支撑力小于规范设计值却能安全使用的合理性。