施工期分层浇筑与温度荷载对重力坝坝踵应力影响研究

【目的】坝踵应力是评价重力坝安全的关键性控制指标。重力坝设计时自重按一次施加,并未考虑施工期大坝实际浇筑过程及温度荷载,因此,【方法】以三峡重力坝工程泄2坝段为例,基于大坝设计资料和温度监测数据,对大坝混凝土的关键热学参数进行反演。在此基础上,模拟大坝施工过程、材料性能变化过程、气温变化过程、纵缝接缝灌浆过程、通水冷却过程以及表面保温措施,进行大坝施工期全过程工作性态仿真分析,研究施工期分层浇筑与温度荷载对大坝应力尤其坝踵应力的影响。【结果】结果显示:仿真计算得到的监测点的温度变化规律与实测值吻合较好;分层浇筑模拟时自重产生的坝踵竖向压应力为7.32 MPa,自重一次施加产生的坝踵竖向压应力为7.70 MPa;施工期温度荷载引起坝踵观测部位的竖向压应力增量最大值为1.1 MPa。【结论】结果表明:自重荷载的施加方式对重力坝坝踵应力影响较小,分层浇筑自重荷载引起的坝踵竖向压应力略小于自重荷载一次施加的情况;纵缝接缝灌浆后坝体温度回升导致中块挤压上块,进而引起坝踵部位产生较大竖向压应力,这可部分解释目前重力坝实测坝踵应力多为较大压应力的原因。

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。

长间歇期对L型混凝土结构上下层温度和应力影响研究

针对船闸底板-导角(L型结构)混凝土浇筑过程中经常出现超过28 d龄期的长间歇期,新混凝土受到老混凝土强约束容易使船闸混凝土结构产生裂缝的问题,依托某大型船闸工程,建立典型闸室底板-导角三维有限元模型,开展了不同施工间歇期(30~180 d)底板-导角混凝土温度场和徐变应力场仿真计算。结果表明:混凝土浇筑季节由春季向秋季顺延,由于外界气候环境变化,导角混凝土最高温度由50.80℃增加至60.77℃,然后下降至52.85℃;上层混凝土对下层混凝土温度影响范围在1.5 m深度左右,新老混凝土接触面附近温度梯度先增加后减小,但间歇期本身对混凝土温度的变化无影响;导角混凝土28 d最大拉应力随着间歇期的延长从30 d到180 d由0.93 MPa增长至1.71 MPa,开裂风险明显增加。

基于施工期变形监测的特高拱坝力学参数反演研究

利用施工期内的各种变形监测数据,来反演300 m级特高拱坝真实力学参数具有重要的工程和科学意义。提出了一种基于特高拱坝施工期仿真应力的反演分析混合模型,该模型基于施工期大坝和基础监测的垂向压缩变形,来反演施工期真实力学参数,并以溪洛渡特高拱坝为例,验证了该模型的适用性与可行性:基于施工期精密水准仪的监测值反演了大坝的弹性模量,基于施工期多点位移计的监测值分段反演了基岩的变形模量,结果表明,该反演混合模型获得的反演值与弹性模量和变形模量的实测值均较为接近。研究成果可为同类特高拱坝工程的真实力学参数反演问题提供借鉴与科学依据。

气温骤降条件下混凝土面板温度应力及其保护措施研究

结合某在建的混凝土面板堆石坝,针对施工期日温差及发生寒潮等气温骤降情况,进行了气温骤降条件下面板温度场及温度应力的全过程仿真分析。结果表明,在气温骤降条件下,面板表面及中心的温度将随气温骤降的发生而持续降低,其中面板表面温度降幅最大;此时面板表面和中心均出现拉应力,面板表面的最大主应力大于面板中心的最大主应力;面板表面和中心的最大主应力均发生在高程约为坝高一半的位置。采取保护措施,可以明显削减气温骤降所产生的面板降温幅度及最大主应力增幅,保护措施越强其削减效果越明显。

寒冷地区面板堆石坝施工期面板开裂原因

针对寒区面板堆石坝施工期面板开裂问题,结合某实际工程,在原型监测基础上,通过结构变形、气温变化、水化温升、自身收缩等方面的计算分析,发现水化温升与环境温差是影响累积降温温差的主要因素,当累积降温温差较大时,混凝土内的温度应力可能超出面板混凝土的抗拉强度,导致面板开裂。因此,针对年度温差较大、混凝土浇筑期水化升温较高的工程,提出了避免此类温度裂缝的处理建议,如优化混凝土配合比,优化施工工序,提高混凝土抗裂能力。

碾压混凝土坝施工期徐变温度应力场快速仿真技术

水管冷却是一种常用的混凝土温控技术,对减少坝体裂缝有重要作用.受计算机硬件水平限制,目前在微机中模拟碾压混凝土坝内的每根冷却水管存在一定困难,因此,兼顾仿真计算精度和速度,综合等效算法和精细算法的优点,提出一种碾压混凝土坝徐变温度应力场的快速仿真技术,即在坝体基础约束区用精细算法计算,而在其它区域用等效算法计算,最后通过工程实例验证其可行性和实用性.

施工期补偿收缩混凝土防渗面板抗裂性能分析

河南省某混凝土坝防渗面板加固工程施工期拆模后出现多条温度裂缝,影响整体工程质量。为研究防渗面板施工期开裂原因,选取试验数据建立计算模型,对补偿收缩混凝土防渗面板施工期温度场及应力场进行实时数值分析,得出不同保温措施条件下防渗面板的应力分布情况,分析了裂缝出现的原因。结果表明:无保温措施情况下,施工期面板混凝土内外温差较大,4 d时面板边缘区域温度应力达到峰值,高于相应龄期混凝土抗拉强度,易产生裂缝。采用保温措施时,能极大降低由内外温差产生的温度梯度,10 mm的聚苯乙烯泡沫保温塑料板可使4 d龄期的混凝土温度应力下降29%,能有效地提高防渗面板的抗裂性能。

锦屏一级拱坝左岸混凝土垫座温控仿真分析

采用三维有限单元法实际模拟锦屏一级拱坝左岸混凝土垫座施工浇筑过程,进行温度场和徐变温度应力场的仿真分析.通过计算值和实测值的对比以反演实际混凝土绝热温升,以此来校核并优化设计温控措施和温控标准.重点对在2009年3月开浇的1730 m高程以上的几个浇筑层进行了温控仿真计算,计算结果表明无论是温度还是应力都能满足设计标准,并为施工提供参考依据.

某水电站溢洪道闸室施工期温度场和温度应力有限元分析

为了闸室的安全施工,对某水电站溢洪道闸室施工期进行了三维有限元仿真计算,获得了该闸室混凝土结构温度场和应力场的分布及其随时间的变化规律,并分析了该闸室混凝土裂缝可能产生的原因,为施工过程提供参考依据。

信远大厦结构设计的几个问题探究

针对信远大厦工程设计出现的问题 ,通过调整剪力墙厚度、开洞位置等手段解决了内筒外框结构第一周期为扭转周期这一不利影响 ;分析了温度应力对超长楼板的影响 ,并提出处理意见 ;从计算及构造上解决了楼板开洞过大问题。对于梁托柱时柱位于梁塑性铰区所带来的问题 ,根据抗震设计基本概念予以解决。

溪洛渡拱坝陡坡坝段施工期温度应力仿真分析

溪洛渡拱坝是拟建的世界上最高的混凝土拱坝之一,由于陡坡坝段在施工期与运行期的受力状态均比较复杂,存在较大面积的应力集中分布。为恰当地选择温控措施,缓解基础约束应力,本文选取了4号、25号坝段作为冬季与夏季施工的代表,进行三维有限元仿真计算,得到了不同浇筑时间、不同分层方法下陡坡坝段的温度与温度徐变应力分布规律,并进行了几种可行温控措施的敏感性分析,为陡坡坝段采取合适温控措施提供依据。

构皮滩升船机大体积混凝土浇筑温度应力仿真分析

构皮滩二级升船机基础为大体积混凝土,由于浇筑期处于高温月份,降温幅度大、保温难度高,混凝土温度控制成为其施工的关键。为确保升船机施工期对混凝土浇筑采取的施工条件和方法可行,在充分考虑施工环境气候变化、混凝土材料热学力学性质和人工降温保温措施的基础上,基于有限单元法采用ANSYS软件对其大体积混凝土浇筑全过程进行了三维仿真计算,分析其施工期非稳定温度场及应力场的分布变化规律,并提出相应的温控措施,可为类似工程提供重要参考。

某重力坝溢流坝段施工期温度及应力场仿真分析和温控措施研究

大体积混凝土重力坝采用大仓面浇筑,浇筑速度快,混凝土热传导性又差,在硬化过程中将产生温度应力.本文针对混凝土重力坝典型坝段,在给定施工进度条件下,进行施工期的温度场和徐变应力场仿真分析,对大坝浇筑块的温度和应力结果作出综合评价,计算结果可为溢流坝段的温控设计提供有益的参考依据.

混凝土面板堆石坝施工期面板温控措施优选

混凝土面板堆石坝主要靠上游面板挡水,施工期面板裂缝是影响面板堆石坝质量和安全的关键因素之一。面板混凝土属于准大体积混凝土,尽管其散热面较大、最高水化热温升不是很高,但如果不采取合理的温控防裂措施,仍然会导致面板产生温度裂缝。针对施工期面板混凝土温度裂缝问题,以某在建高混凝土面板堆石坝工程为例,建立了包含地基的三维有限元温度场和徐变温度应力场仿真模型,利用数值方法产生神经网络的学习样本,然后采用遗传算法优化的BP神经网络对所获得的样本进行网络训练,从而获得温控措施优选网络模型,进行已知混凝土热力学材料参数情况下的温控措施优选。由神经网络优选结果可知,本文所采用的面板混凝土温控措施优选方法是合理可行的。

公伯峡面板堆石坝施工期面板温度应力研究

面板堆石坝施工期的面板温度应力是可能导致面板产生表面及贯穿性裂缝的主要应力.结合在建的公伯峡面板堆石坝,考虑影响面板温度应力的各种因素,采用非线性有限元法对施工期的面板温度场和温度应力进行了全过程仿真分析,获得了对面板混凝土施工具有重要意义的研究成果.

混凝土面板施工期温度及应力分析

温度变化可引起结构内力的变化,导致混凝土裂缝;对结构引起的应力重新分布,随着温变而变化.温度变化引起的应力甚至超过其它荷载应力,尤其是在结构温度急剧变化时,将产生很大的拉应力,而导致混凝土的开裂破坏.因此通过数值模拟计算对大坝面板混凝土进行抗裂分析,依据面板混凝土的浇筑进度计划用方程有限元格式,选择格式中权函数及解的稳定性进行温度应力数值计算,得到不同时段不同工况下面板混凝土的温度场与温度应力值,从而得到降低混凝土面板开裂风险的措施.

考虑热学参数空间变异性的重力坝施工期温度及应力场分析

碾压混凝土坝的温控防裂一直是工程建设中的关键技术问题。由于浇筑仓面大、碾压质量不均匀以及混凝土的非均质性,碾压混凝土坝材料参数具有显著空间变异性。传统混凝土坝温度与应力分析常采用确定性计算,忽略了参数空间变异的影响,导致温度及应力场模拟不够合理。本文基于随机场理论和中心点离散方法,提出了混凝土热学参数空间变异有限元模拟方法。TJ大坝案例分析表明,考虑热学参数空间变异后,最高温度场和最大拉应力场在平均效应上与确定性结果基本一致,热学参数空间变异显著影响大坝混凝土结构的最高温度和最大应力。随机温度应力场下结构部分位置温度及应力超过了允许值,意味着依据传统确定性温度应力分析结果提出的温控措施可能偏危险。提出的随机温度应力分析方法对重力坝施工期温控措施的制定提供了方法支持。

变化水位下碾压混凝土重力坝温度应力研究

碾压混凝土是一种干硬性混凝土,施工时是薄层碾压、连续浇筑,温度应力是其产生裂缝的一个主要荷载。不同于常规的碾压混凝土重力坝,抽水蓄能电站大坝典型的特点是水位变幅大,变水位区混凝土表面会经常出现不同的温度边界条件交替现象,表面应力情况更加复杂。针对这一问题,以周宁抽水蓄能电站为例,结合三维有限单元法,研究大坝碾压混凝土施工期的温控方案和运行期变化水位下的温度应力。计算结果表明,在合理的浇筑温度、浇筑季节和通水冷却措施下,施工期温控方案可以满足工程要求,运行期的水位变化也不会在水位变化区引起较大的应力变化。研究成果可以指导现场施工,并对类似工程建设提供一定参考依据。

寒潮对导墙坝段施工期温度应力影响研究

导墙外侧边界对外界温度变化非常敏感,寒潮使周围环境温度骤降进而将导致混凝土表面和内部呈现较大温差,引起温度应力过大和出现温度裂缝等问题。针对旬阳水电站右导墙坝段,采用三维有限元法,模拟坝段施工过程,对无寒潮无保温、有寒潮无保温和有寒潮有保温3种工况进行温度场和应力场仿真计算研究。结果表明:寒潮过程对坝段表面温度影响较大,在坝段表面产生了较大拉应力,对坝段内部温度和应力几乎没有影响;寒潮发生时,采用5 cm厚的泡沫塑料板进行保温,可使坝段表面温度提高8.0℃左右,表面最大应力小于过流面抗冲磨混凝土允许拉应力,能有效避免寒潮引起的温度裂缝。研究成果可为类似工程提供借鉴和参考依据。