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。

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。

东南亚地区某碾压混凝土坝裂缝成因及防治措施研究

混凝土裂缝是影响水工结构强度和耐久性的主要因素之一,东南亚地区全年高温多雨,月均最大温差较小(8.6℃),年均温差大(20.2℃),混凝土温度容易控制,但裂缝问题时有发生。依托东南亚地区某碾压混凝土坝,采用有限元研究施工期温度应力的变化规律,分析混凝土开裂的敏感因素,并就其温控防裂措施开展详细研究。结果表明,浇筑长间歇及寒潮侵袭显著影响混凝土温度应力的变化,老混凝土的强约束作用及新老混凝土的温差影响叠加寒潮应力,导致混凝土应力超标出现温度裂缝。在上述研究的基础上,进一步探讨了降低新浇混凝土温度应力的温控措施,为东南亚地区大体积混凝土工程的建设提供一定的参考。

东庄高拱坝温控措施敏感性分析

为了提高混凝土高拱坝温控防裂安全性,结合泾河东庄230 m超高拱坝工程特点,采用三维有限元法考虑混凝土浇筑温度、冷却水管间距、水温及流量等影响因素条件下对结构应力进行计算,分析不同温控措施条件对坝体温度及温度应力的影响程度。结果表明:混凝土浇筑温度每提高2℃,坝体混凝土最高温度增加约0.8℃~1.2℃,最大拉应力增加0.2 MPa~0.3 MPa左右,混凝土开裂风险有所增加;冷却水管间距从3.0 m~1.5 m变化,可以降低内部最高温度近4℃,大幅降低了混凝土早期最高温度;冷却水水温对最高温度和通水降温速率有较大影响,通水水温降低2℃,最高温度降低约0.5℃~0.7℃左右,初冷阶段适当降低冷却水温对控制最高温度较为有利;通水流量的影响主要体现在混凝土早期最高温度和各时期通水时间方面,而对坝体内部的温度应力影响则不明显。浇筑温度、初期冷却水温是温控敏感性较大的因素。

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。

“边浇边灌”快速施工条件下拱坝温控防裂研究

混凝土拱坝建设周期较长,温控要求严格;但有时为缩短工期,会采用“边浇边灌”方式,即上部浇筑新坝块的同时,下部老坝块进行灌浆封拱。由此产生的难题是上部一期冷却和下部二期冷却同步进行,温度梯度控制难度更大。为研究此工况下合理的温控方法,以在建拱坝为依托,建立三维有限元计算模型,对比分析浇完再灌方案和不同边浇边灌方案下坝体的温度及应力情况。结果表明,边浇边灌工况需要更为严格且精细的温控措施才能确保拱坝防裂安全,通过采用长时间缓慢的一期冷却、尽早开展缓慢的二期冷却、增设第三期冷却形成合理的温度梯度,以及加强表面保温等措施,可有效控制坝体拉应力。研究结果适用于拱坝快速施工。

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。

低热水泥在乌东德大坝工程上的全面应用

从乌东德大坝的结构特征、低热水泥的性能特点及低热水泥混凝土的性能特征、温控措施及效果、坝体接缝灌浆条件、实施及效果、裂缝普查等各方面进行了阐述。由于低热水泥混凝土全面用于高拱坝混凝土施工,在国内水电站大坝工程中尚属首次,对于低热混凝土的强度发展规律、温控规律以及接缝灌浆规律等没有经验可以参考,加之拱肩槽开挖坡度较陡,积极探索有效的低热混凝土应用方面的一些规律,对拱坝施工过程中采取的温控措施及大坝防裂、接缝灌浆顺利实施都具有重要的意义。

遵余湘江大桥大体积混凝土浇筑温控设计与施工

基于遵余湘江大桥余庆岸索塔承台的设计与施工,结合其他类似的工程案例,对大体积混凝土结构,施工过程中产生的水化热进行分析计算,并对混凝土结构及预设计的冷却水管建立有限元模型计算验证,准确预测分析大体积混凝土浇筑过程中的温度场及温度应力(拉应力),防止产生危害性大的温度裂缝,制定合理的温控措施方案,从设计源头上提出确保大体积混凝土施工质量的对应措施。研究得出的冷却水管细节设计及施工措施可为其他类似项目提供参考。

基于ANSYS的碾压混凝土重力坝施工过程仿真计算

大坝施工时期,内部温度变化对大坝运营时期的安全性、稳定性和耐久性具有较大影响。为分析大坝施工期温度变化对其内部应力的影响,选择大坝典型断面,分析混凝土浇筑过程中应力变化。结果表明,大坝施工期温度控制良好,温差在规范要求范围内;大坝不同高程典型特征点的受拉应力均符合要求,大坝状态稳定。研究结果可为大坝施工质量控制方法提供参考。

氧化镁混凝土的研究与应用

氧化镁混凝土是水工建筑材料的重大创新和突破,是我国拥有自主知识产权的项目。我国已进行了近30年的基础理论和工程应用研究,并在全国30多座大中型水利水电工程中成功应用,达到了提高混凝土的抗裂能力、简化混凝土的温控措施、加快施工进度和节省工程投资的目的,取得了显著的技术和经济效益。本文在总结MgO混凝土的研究成果和应用效果的基础上,对MgO混凝土的应用前景及其需要进一步研究的问题进行了分析。

高碾压混凝土重力坝施工度汛缺口坝段温控防裂措施研究

以某碾压混凝土重力坝施工为例,采用有限元仿真的计算方法,就其度汛缺口过流坝段的温控防裂措施进行了详细分析。研究表明:缺口坝段过流前,采用仓面通河水流水养护并加上混凝土过流前中期冷却至一定温度是减小温差的有效措施,可在一定程度上防止裂缝的产生。这为今后碾压混凝土重力坝工程的建设提供一定的参考。

严寒干旱地区RCC重力坝的保温防裂措施

针对某严寒干旱地区RCC重力坝所在地"冷、热、风、干"的气候特点,分析了温度裂缝产生的原因,并主要从加强混凝土的表面保温着手,结合工程实际,利用有限元法进行坝体表面温度和温度应力的仿真分析。研究表明:表面保温是防止混凝土产生裂缝的有效措施之一;根据现场施工条件,采取对已浇筑的坝体表面粘贴5 cm厚XPS板并回填土进行保温的综合表面保温措施。

施工期混凝土坝温度统计模型探讨

针对施工期混凝土温度变化规律,采用周期项作为环境气温因子,并累加两个指数函数来考虑水化热温升和通水冷却的影响,构建了施工期混凝土坝温度统计模型。以溪洛渡混凝土坝典型坝段为例,对坝体混凝土温度做了预报。结果表明,该模型可行,预测精度良好。

苏通大桥辅桥主墩承台大体积混凝土施工温度控制

提出大体积混凝土结构施工温控的思路和工作流程。介绍苏通大桥辅桥主墩承台大体积混凝土施工温控的施工方案决策计算结果及施工过程控制计算,并与温度监测结果进行了对比分析。对类似工程具有一定的指导意义。

某碾压混凝土重力坝温控方案优化研究

温度裂缝主要通过坝体温度控制、施工措施和结构优化来防止。结合实际工程典型溢流坝段,根据边值条件和坝体各分区混凝土热力学参数,通过稳定温度场、基础温差、层间温差和内外温差的计算,确定了坝体温度控制标准;以温控标准为依据,采用有限元法对表面保温、浇筑温度、水管冷却、纵缝设计、开浇时间、升程高度等因素进行了敏感性分析,优化了温控措施。分析表明,温控措施能满足混凝土连续上升浇筑的温度场和应力场的要求,为大坝混凝土施工提供科学的依据。

碾压混凝土坝高温期连续施工采用冷却水管进行温控的研究

针对碾压混凝土坝 (RCCD)高温期难以连续施工的问题 ,笔者提出在大坝的高温期连续施工区局部采用冷却水管 ,并对冷却水管三维导热降温的作用提出一种有限单元法计算技术。由于水管中的冷却水是流动的 ,需通过迭代求解才能得到问题的收敛解。通过对某一大坝混凝土施工全过程的动态仿真计算 ,分析了冷却水管温控措施对RCCD高温期连续施工时温度场的控制性影响作用。结果表明 ,本文的方法具有一定的工程应用前景 ;在局部区铺设冷却水管可改善和控制RCCD内部的温度分布 ,是一种有效的温控手段 ,尤其对大坝的削峰降温敏感有效 。

寒冷干旱地区高碾压混凝土坝的温控研究初探

介绍了工程背景及意义;回顾了碾压混凝土坝及其温度控制的研究进展,分析了寒冷地区碾压混凝土坝温控与防裂特点;提出寒冷干旱地区高碾压混凝土坝的温控措施。

碾压混凝土重力坝施工期温度场研究

根据碾压混凝土重力坝的施工特点,提出用国际通用大型有限元软件Ansys进行大坝施工期温度场仿真,并介绍了实现过程。典型碾压混凝土重力坝的施工期温度场仿真计算结果表明,浇筑温度及外界气温对坝体温度均有显著影响,碾压混凝土自然降温速度缓慢。

高碾压混凝土重力坝通水冷却优化设计与工程实践

在归纳总结大体积碾压混凝土温控防裂技术要点的基础上,从放宽基础温差、增加间歇式中期冷却、施工期水管冷却五参数控制、冷却结束标准确定四个方面出发,阐述了高碾压混凝土重力坝通水冷却设计的优化方法。以官地水电站为例,对水管冷却方案做了改进,并基于跟踪监测数据与数值计算结果,实时调整设计参数。结果表明,官地水电站大坝混凝土的温控效果较好,各项应力指标满足蓄水安全要求,且整个施工期至运行初期未出现危害性的裂缝,为类似工程提供了借鉴。