解决重力坝加高时温度应力的新思路和技术

重力坝加高时,老坝块已充分冷却,由于水泥水化热及浇筑温度等原因,新浇坝块的温度将超过老坝块,新老坝块之间将形成温差。这一温差不但将在新坝块中引起拉应力,还将在老坝块的坝踵部位引起拉应力,使坝体应力恶化,甚至引起裂缝。为此,提出一套新思路和新技术,综合应用弹性力学圣维南原理、水管超冷和强力保温措施,解决了重力坝加高的温度应力难题。分析结果表明,这一套新的思路和技术是有效的。

重力坝加高的应力和稳定计算方法及控制标准研究

后帮式重力坝加高存在新老混凝土结合面和新老坝块分载的问题,结合面有限结合部分传力时传统的材料力学法和整体刚体极限平衡法不再适用于应力和稳定计算。本文介绍了重力坝加高模拟的有限单元法,提出了新老坝块应力和稳定计算的有限元等效法,以丹江口7#坝段为例进行了不同结合面状态的多工况计算,与弹塑性有限元强度折减法进行了比较。结果表明:(1)有限元等效内力法可以考虑结合面脱开、新老坝块材料差异、基础非均质性等复杂条件,同时可消除坝踵、新老混凝土结合处的应力集中,具有有限单元法和材料力学法两者的优势,其等效内力计算可通过应力积分法和直接反力法实现,直接反力法得到的等效内力精度更高;(2)采用有限元等效法计算坝基应力和整体及新老坝块局部稳定安全系数时,应力和稳定的控制标准应满足现行规范要求;(3)新老混凝土界面有限结合部分传力时,应力不利工况是贴坡段下部张开,而稳定不利工况是结合面上部张开、下部粘结;(4)丹江口7#坝段斜坡段中下部粘结面积20%以上时应力和温度均满足规范要求,该结论与“后帮有限结合”理论一致;(5)弹塑性有限元法是分析重力坝加高的有效方法,当采用与材料力学及刚体极限平衡法相同的计算模型及屈服准则时,可以得到相同的结果,可采用相同的控制标准,但当采用不同模型及准则时控制标准需要另行研究。

重力坝加高引发的问题及解决方法的研究

大坝的加高将成为未来水利建设的重点之一。工程实例表明:重力坝加高会带来坝体应力恶化、新老混凝土结合问题和新混凝土表面裂缝等问题,分析出现这些问题的主要原因,提出控制新坝体的温度应力,做好新老混凝土结合面的粘结等解决方法。展望重力坝加高的发展,认为具有满足社会需求的可行性。

宝泉电站下水库浆砌石重力坝加高有限元分析

通过对宝泉电站下水库大坝建立二维有限元模型,分析了水库蓄水位对坝体变形、稳定及应力的影响。得出结论:蓄水位对坝体垂向正应力的影响较大,坝体垂向正应力与上游水位基本呈线性关系。

混凝土重力坝加高的温度场及温度应力研究

本文利用Ansys软件对混凝土重力坝加高施工期及运行期的温度场及温度应力进行了研究。研究结果表明,重力坝加高过程中混凝土温度场的变幅很大,受外界温度的影响也比较大,产生了较大的拉应力.

差动电阻式测缝计在砌石重力坝加高中的应用

清凉山水库扩建工程是我国首次采用后帮整体式键槽结合最新专利技术的大坝加高工程,为有效检验技术创新成果,在大坝加高新老结合面采用差动电阻式测缝计进行施工期和蓄水期监测。实测资料表明,新老坝整体结合良好,为砌石重力坝加高工程提供了宝贵经验。

梅州市清凉山水库混凝土砌石重力坝加高技术方案论证与筑坝材料优选

本文介绍了清凉山水库工程概况,总结了重力坝加高的六种形式,分析清凉山水库加高工程特性,通过技术比较和筑坝材料优选,因地制宜利用库底低温水和系列温控措施解决了冷却问题,全面论证清凉山水库后帮整体式加高方案,推动我国重力坝加高技术发展。

后锚固植筋技术在尾矿库浆砌石重力坝加高培厚工程中的应用

尾矿库浆砌石重力坝加高扩容工程与新建工程存在一些技术上的差异。结合红舍克尾矿库(北库)浆砌石重力坝加高培厚的工程实践,介绍了尾矿库浆砌石重力坝加高方式以及后锚固植筋技术在尾矿库浆砌石重力坝加高培厚工程中的应用,后锚固植筋技术的应用有效的解决了新老坝体连接、刚性坝排水以及温度应力场控制等问题,满足使用功能、环境保护和安全生产等要求。

英那河水库混凝土重力坝加高的温控措施

温度应力是造成混凝土重力坝坝体裂缝的主要原因,而对扩建工程,由于原坝体温度场、材料弹性模量和徐变等力学性能与新浇坝体的差异,使温度应力造成的各种不利情况更严重、更复杂。因此,采取有效的温控措施是十分必要的。本文介绍了英那河水库重力坝加高采取的温度应力控制措施,实践证明效果良好。

考虑材料老化的加高重力坝地震动力响应分析

混凝土坝的动力响应随着混凝土龄期的增加、性能的退化会发生显著变化,而加高重力坝还受到新老混凝土材料差异的影响。为研究重力坝运行期材料老化和加高重力坝新老混凝土性能差异对地震作用下动力响应特性的影响,以加高的丹江口重力坝为例,利用ABAQUS有限元分析软件进行地震动力响应分析。同时,对比加高重力坝、拆除重建重力坝(即材料全新工况)以及按加高高度建造重力坝(即材料全老工况)3种工况下的地震响应情况,分析加高重力坝在地震动力下随着混凝土材料性能老化的坝顶位移、关键点应力和塑性损伤的响应。研究结果表明:随着混凝土材料老化程度增加,加高重力坝坝体的动力响应总体优于材料全老工况,同时劣于材料全新工况;其中坝体损伤呈经老坝折坡处后向新老混凝土结合面向下延伸的趋势。加高重力坝可适应结构变化后的受力和变形,同时兼具损伤破坏指标低、抗滑稳定性系数高的特点,坝体综合抗震性能得到提高。

加高重力坝长期运行工作性态预测分析--以丹江口大坝为例

丹江口水利枢纽于1973年建成,是南水北调中线水源工程,为满足调水要求于2005年进行大坝加高。为了分析预测丹江口大坝加高之后在正常蓄水位下长期运行的工作性态,采用三维有限元仿真计算技术,对大坝在正常蓄水位170 m持续运行20 a整个过程中的大坝温度、应力进行了仿真模拟,对大坝工作性态进行了预测分析。结果表明:正常蓄水位下持续运行20 a后,丹江口大坝温度场基本达到稳定状态,内部温度、应力变幅较小。大坝边界温度、应力、坝踵和坝趾竖向应力、结合面开度均受年内温度影响,呈周期性变化。长期运行状态下坝踵坝趾竖向应力变幅无明显增大,结合面工作性态稳定,能够有效传力。

英那河水库浆砌石坝加高温度应力计算

英那河水库大坝加高工程中,新浇筑坝块在加高时始终受到老坝块的约束,在老坝上游面引起的拉应力,是本工程要特别关注的问题。本文采用的重力坝加高温度应力的材料力学计算公式,考虑了新老坝块异弹模对坝体应力的影响,具有一定的实用性。

新老混凝土结合面对重力坝稳定性影响的研究

在混凝土大坝工程建设中,对已建大坝进行适度加高是提高水库利用效率和防治安全的一种重要手段。然而在加高的同时,新老混凝土的结合面很容易受温度影响成为抗滑稳定的弱面,影响大坝安全稳定。针对这一问题,本文首次提出多条块组合滑动模式来对加高坝进行安全稳定分析。本文采用传统的刚体极限平衡方法,在考虑两种不同扬压力计算模式下,推导了三滑面计算公式,并针对南水北调中线丹江口大坝加高工程实例,成功复核其右联1坝段和右联7坝段沿指定滑裂面的安全系数,并在此基础上推导了N条块的计算公式。对同类大坝加高案例的稳定分析具有一定的借鉴意义。