高海拔高寒地区堆石混凝土坝温度应力仿真分析与温度监测

叶巴滩二道坝是首个水电工程堆石混凝土过水建筑物及高海拔高寒地区大型堆石混凝土坝工程,对堆石混凝土技术在高海拔高寒严酷环境及水电行业的推广应用具有示范引领作用。采用有限元法对叶巴滩堆石混凝土二道坝典型坝段施工期和运行期的温度场、应力场进行全过程仿真分析,并通过现场试验仓温度监测,验证仿真分析的可信性。分析结果表明:堆石混凝土坝“42 m”与“21 m”坝段宽度方案相比,坝体温度场分布与量值基本相同,应力场分布规律类似,但由于“42 m”坝段宽度大,散热条件不利,表面抗冲耐磨混凝土在冬季会出现超过允许拉应力值的区域,存在开裂风险;冬季在坝体表面采取保温养护措施,表面抗冲耐磨混凝土拉应力有较为明显的降低,均在应力允许值范围内。最大坝段宽度采用42 m是合理的,并可取消内部温控措施,只需在冬季时采取相应外部保温措施即可。现场监测的水化温升远小于仿真分析的绝热温升值,说明坝体实际整体应力水平更低,验证了仿真分析的可信性。

特高拱坝温度应力仿真与温度控制的几个问题探讨

特高拱坝由于底宽大、岸坡陡，故采用通仓浇筑时施工期的温度控制难度大。特高拱坝的温度场和温度应力有如下几个特点：（1）约束面长且约束强，在二期水冷时约束区会存在上下两个约束面；（2）最低温度出现在封拱灌浆水冷终了时，此时也是拉应力最大的时刻，因此二次水冷是温度控制的关键时刻；（3）陡坡坝段应力大，温控难度大。结合如上特点，以小湾、溪洛渡两座拱坝为例，通过仿真分析结果，讨论施工期温度场、应力场仿真分析的基本要求，及温度控制中需注意的几个关键问题。结论认为：（1）除强约束区很容易出现裂缝要特别注意外，非约束区同样要严格进行温度控制；（2）二期冷却前或过冬前要进行一次大范围中期冷却，以降低二期水冷的降温幅度，同时要严格控制降温速率；（3）冷却区高度要大于2个灌区高度或0．3～0．4L；（4）应以精细仿真分析的结果作为特高拱坝温度控制的依据，如有条件应进行全坝仿真，无条件时则须以3个以上坝段为对象进行仿真分析。

鱼简河RCC拱坝的温度应力仿真分析及温控措施研究

通过对鱼简河拱坝的仿真分析,确定分缝方案和温控措施.研究结果表明,通过分4条缝、掺3%-4%的MgO并在11月至次年5月完成混凝土碾压,只须进行常规的养护而不必采取其他特殊温控措施即可以满足混凝土的抗裂要求,达到快速施工的目的.

三峡大坝导流底孔封堵温度应力仿真计算分析

为了选择三峡工程泄洪坝段导流底孔封堵材料,确定封堵体的浇筑方案和施工进度,研究封堵体施工期及运行期的应力及缝面结合状况,模拟不同封堵材料、封堵体浇筑时是否通水冷却及不同上游水位等条件,进行了温度应力仿真计算。通过对计算结果分析比较,认为封堵体沿坝轴线向温度应力较小,上游面不大可能发生竖向劈头裂缝。推荐了较优的混凝土胶凝材料和堵体浇筑方案,并且认为通过选择合适的建筑材料和采取适当的温控措施及施工方式,第一期一段封堵导流底孔的施工方案是可行的。

热膨胀系数时变性对混凝土温度应力仿真影响

已有试验研究表明,混凝土的热膨胀系数具有明显的随龄期发展的特性.为了研究混凝土热膨胀系数时变特性,以及更好地模拟混凝土早龄期温度应力,分析热膨胀系数时变效应对混凝土温度应力仿真的影响,采用温度应力试验机进行试验,对混凝土热膨胀系数进行测定.引入等效龄期的概念,将混凝土早期变形分离为温度变形与自生体积变形,建立热膨胀系数与等效龄期之间的数学模型.通过室内试验试件的有限元数值模拟,验证热膨胀系数时变模型的合理性.将时变模型应用于大岗山特高拱坝施工期的温度应力仿真,通过对比研究,分析热膨胀系数时变效应对混凝土温度应力的影响.研究表明,混凝土热膨胀系数在早龄期变化较大,考虑其时变性对仿真防裂意义重大.尤其对于受通水等影响早期温降速率较快的混凝土,考虑热膨胀系数时变效应进行仿真计算应力水平较传统方法偏高,据此计算结果进行防裂设计更安全.

桥巩水电站右岸泄水闸施工期及运行期温度场及温度应力仿真分析

根据碾压混凝土的施工特点分析了桥巩水电站右岸5-10号泄水闸的瞬态温度场,用瞬态热传导有限元分析方法,得到了整个施工过程中的泄水闸温度场的分布规律,为控制温度应力提供依据。

大体积海工砼温度应力仿真计算及控制技术措施

大体积混凝土浇筑时由于受到水化热作用,在浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段,在这些阶段中,随着温度的变化混凝土会发生体积收缩,当混凝土体积收缩受到约束就会产生拉应力,如果该拉应力超过混凝土的抗拉强度,将导致混凝土开裂造成危害,本文以泉州湾跨海大桥主墩承台为例介绍大体积海工砼的温度应力仿真计算及控制措施。

再论混凝土浇筑块长度与其水平约束应力

对基础混凝土浇筑块进行了温度应力有限元仿真计算。研究了40m和60m长单层浇筑块和多层浇筑块在改变材料参数和施工参数情况下的水平约束应力;展示了在时间与空间的叠加效应下,最大水平约束应力与浇筑块长度的复杂关系。其成果可供底宽过大的大坝在选择施工材料、制定分缝方案与施工计划时参考。

堆石混凝土在大体积混凝土中的温度场分析

在相同条件下,以普通混凝土和堆石混凝土技术对大体积混凝土进行浇筑模拟,对其所产生的温度场分布的云图进行了对比,论证了堆石混凝土内部水化热产生更加少,温度比普通混凝土更加低,对大体积的裂缝控制更加有效。

基于MIDAS/FEA的承台大体积混凝土水化热仿真分析及温控研究

为了研究大跨度混凝土承台施工过程中由水化热导致的温度和应力变化情况,以便采取合理的温控措施,本文以引江济淮工程淠河总干渠渡槽主墩作为研究对象,通过MIDAS/FEA有限元软件的水化热计算模块对主墩进行水化热温控仿真计算,得出混凝土在最高温度时的温度和应力等值线图。结果表明,混凝土浇筑过程中的最大温升和里表温差等温控指标符合温度控制要求;混凝土最大拉应力小于C40混凝土容许抗拉强度,抗裂安全系数大于1.4,抗裂性能较好;内部冷却管可以较好地降低内外温差,同时有必要在混凝土质量控制和浇筑养护控制方面采取适当的措施。

掺MgO不分缝常态混凝土拱坝仿真分析

国内采用掺MgO筑坝技术修建不分缝拱坝的工程已越来越多 ,为了研究这种坝型在施工期与运行初期的受力性能 ,结合三江拱坝实例 ,采用三维有限元仿真软件FZFX3D、大型通用有限元软件ANSYS对混凝土坝的施工过程进行仿真分析 ,比较了不同MgO掺量对大坝温度、应力的补偿作用 ,分析了不同蓄水计划对坝体应力状态的影响 ,评价了贵阳市乌当区三江拱坝主体工程施工方案的合理性。

基于ANSYS WORKEN的LNG单容罐泄漏仿真研究

LNG作为最干净的能源应用在各行各业中。LNG的储存安全必须得到保障,在内罐泄漏的情况下,低温液体会对设备造成低温冲击。因此LNG储罐的泄漏仿真分析十分重要。介绍了目前学者对LNG储罐泄漏的研究,使用ANSYS WORKBENCH软件对单容罐泄漏进行温度场分析,然后得到泄漏时的应力分布,为储罐设计提供参考。

三峡升船机塔柱结构运行期有限元分析

通过三维有限元仿真计算模拟施工浇筑全过程以及年气温变化,研究了三峡大坝升船机塔柱结构在运行期的工作状态,以及气温骤降、日照作用、混凝土干缩分别对塔柱结构的影响。研究结果表明:运行期塔体变形随年气温周期性变化而变化,各方向应力水平不高,在2 MPa以内;气温骤降在底板和塔柱筒体结构外表面引起最大约3 MPa的拉应力,齿条和螺母柱竖直向收缩约4 mm;日照作用在齿条和螺母柱部位引起的横河向位移小于1.5 mm,竖向位移小于0.4 mm;在塔柱混凝土干燥的早期,位移的变化幅度较大,而后期位移变幅逐渐减小直至稳定。

丹达河水电站拱坝混凝土垫座温控方案比较研究

西南地区某水电站拟修建拱坝,为改善地基质量,保证拱坝结构安全,在3号坝段和4号坝段底部设置了混凝土垫座结构.针对该水电站混凝土垫座结构,基于有限元方法,利用ANSYS软件建立混凝土垫座计算模型,使用ANSYS二次开发程序,对垫座混凝土进行了多组温控参数敏感性分析,并结合规范规定的温度控制标准,最终确定最优温控措施.仿真分析结果表明,采取最优温控措施能有效降低施工期混凝土内部的温度应力,减少混凝土开裂的风险,提高结构的安全性.为相似工程温控方案的选择提供参考.

乌东德大坝低热水泥混凝土温控防裂效果研究

鉴于目前国内高混凝土坝尚无全坝应用低热水泥的先例,结合混凝土性能特点,研究了乌东德大坝中热、低热水泥混凝土的温度控制标准、最高温度控制措施及大坝抗裂安全系数,并采用有限单元法仿真计算了典型坝段施工期温度场和温度应力场。结果表明,大坝在采用低热水泥混凝土后,最高温度明显降低,富裕度增大,同时抗裂安全系数可提高至2.0以上。结果为乌东德拱坝全面采用低热水泥混凝土提供了参考依据。

城市轨道交通高架车站结构的温控防裂施工工艺

以重庆市轨道交通环线二期工程海棠溪高架车站为例,分析城市轨道交通高架车站工程主体结构的温度应力情况及开裂原因,提出温度应力场的仿真计算与温控防裂的措施,为城市轨道交通高架车站的同类问题提供科学的参考依据。