白鹤滩水电站地下厂房岩锚梁混凝土温控计算研究

选取高温季节和低温季节两种工况,对白鹤滩水电站地下厂房岩锚梁混凝土的温度场和温度应力场进行三维有限元仿真计算分析。采取通水冷却温控措施以改善岩锚梁混凝土的温度场和温度应力场,满足岩锚梁混凝土温控要求。分析了浇筑温度、冬季保温和通水时间等措施对岩锚梁混凝土温控的影响。     

水管冷却作用下岩锚梁混凝土施工温度应力分析

针对水电站地下厂房中岩锚梁混凝土结构施工期易开裂的问题及其结构特点,采取了水管冷却和表面保温相结合的温控措施。依托某岩锚梁工程,利用考虑水管冷却的不稳定温度场和应力场的有限元方法,对典型岩锚梁施工段进行仿真计算,从温度、第一主应力以及抗裂安全度3方面分析了水管冷却和表面保温措施的温控效果。结果表明,水管冷却和表面保温相结合的温控措施能够把岩锚梁施工期应力控制在允许范围内,使其满足允许抗裂安全度,并认为运用抗裂安全度的方法评价混凝土结构的抗裂能力更为合理。     

混凝土强度等级和类型对地下厂房岩锚梁混凝土温控的影响

利用有限元法,对某水电站地下厂房岩锚梁进行三维有限元仿真计算。通过比较岩锚梁中间断面代表点的最高温度、早期最大拉应力、最小抗裂安全系数等,分析不同混凝土强度等级和类型对岩锚梁混凝土温度场与温度应力场的影响规律。研究结果表明,混凝土强度等级越高,岩锚梁混凝土的最高温度、最大内表温差、最大拉应力值越大,最小抗裂安全系数越小;相对于常态混凝土,泵送混凝土各特征值均偏向于不利,温控防裂措施要求更加严格。     

三峡电站地下厂房岩锚梁温度应力控制措施探讨

以三峡地下电站厂房岩锚梁为研究对象,采用三维有限元数值仿真技术,从岩锚梁混凝土浇筑季节、预应力锚杆加载方式等方面,就如何控制岩锚梁的温度应力进行探讨。认为岩锚梁产生较大温度应力的主要原因是预应力锚杆极大地增加了围岩对岩锚梁的约束作用,限制了梁体的温度变形;为有效降低岩锚梁的温度应力,应尽量安排在低温季节浇筑岩锚梁混凝土,采取分期加载或"卸载—恢复预应力"等温控措施和施工工艺。     

地下厂房岩锚梁砼钢管支撑架验算

对百色水利枢纽地下厂房岩锚梁砼钢管架支撑系统的强度、刚度及稳定性进行验算 ,从理论上解决了钢管架支撑系统的施工问题 ,保证了岩锚梁砼浇筑外观成型 ,也为其它类似工程的施工提供一定的借鉴意义     

丰宁抽水蓄能电站地下厂房岩壁吊车梁温控设计研究

为保证水电站地下厂房岩壁吊车梁混凝土的设计、施工质量,减少甚至避免发生温度裂缝,确保结构的安全性和耐久性。利用三维有限元仿真分析方法,对丰宁抽水蓄能电站主厂房的岩壁吊车梁进行了温控仿真分析,通过对不同温控措施方案下岩壁吊车梁的温度场和温度应力场规律的对比研究发现,岩壁吊车梁在早期表面开裂风险大,降低浇筑温度、通水冷却对最高温度和拉应力的影响显著,采取表面保温后对降低初期混凝土拉应力效果显著。考虑到岩壁吊车梁浇筑仓面狭小、钢筋布设较多,布设水管时相互干扰矛盾突出,建议丰宁蓄能电站岩壁吊车梁混凝土采取综合措施为:控制浇筑温度+适当的表面保温,为类似工程提供参考。     

各向异性岩体中岩锚吊车梁分析

 根据层状各向异性岩体中岩锚吊车梁的受力特点，提出了岩锚吊车梁设计的基本方法即有限元计算法。采用三维弹塑性有限元对施工期、运行期吊车梁及围岩的应力、变形、稳定性进行了分析计算，并根据锚杆的“承拱悬吊”机理和三维有限元计算的特点，采用了隐式杆单元对吊车梁的悬吊锚杆进行分析计算。通过对工程实例的分析计算，论证了有限元法能较好地反映层状各向异性岩体中岩锚吊车梁的受力特点；为各向异性岩体中的岩锚吊车梁的计算提供了一种有效的分析方法。     

碾压混凝土拱坝应力场仿真分析及分缝设置

利用三维有限元法,结合江西省平乡市山口岩拱坝工程,进行了大坝施工期和运行期的温度场和温度应力分析,温度场计算考虑了混凝土水化热温升、气温变化、浇注间歇、边界条件的改变等复杂因数,温度应力计算考虑了徐变及混凝土弹性模量随龄期变化等因数。根据仿真分析结果坝体混凝土温度应力的时空分布规律,在拱坝高拉应力区进行分缝,计算结果表明,分缝释放应力的作用显著,设置合理,为山口岩拱坝的温控设计提供了有益的参考依据。     

溪洛渡水电站岩锚梁混凝土浇筑温控研究

我国已经完工的岩锚梁,绝大多数的梁体均出现不同程度的垂直于梁长方面的横向裂缝。岩锚梁裂缝产生的原因有多种,温度裂缝是梁体混凝土热量散失引起的冷缩变形和内外约束条件共同作用的结果,这种裂缝的特征是有序分段开裂,呈"八"字形,远离岩台面一侧较宽,另外洞室开挖后地质构造产生不均匀变形也是产生梁体裂缝的一个十分重要的原因,爆破震动对梁体裂缝的形成也是不可忽视的因素。由于裂缝对梁体的耐久性是有影响的,溪洛渡水电站地下厂房岩锚梁浇筑效果好,未产生明显裂缝,本文主要介绍岩锚梁混凝土浇筑温控方面所做的研究工作以及采取的相应温控措施,为同类工程提供参考借鉴。     

岩锚吊车梁轮压效应的三维有限元数值分析

结合实际工程，应用三维非线性有限元法，全面考虑混凝土、围岩和锚杆三者变形对岩锚吊车梁受力状况的影响，计算分析了岩锚吊车梁在运行期轮压作用下的工作性态和稳定性，并分析了用有限元法与刚体力系平衡法计算岩锚吊车梁的差异，并指出了岩锚吊车在设计、施工中的注意事项．有限元数值分析表明，在设计最大轮压作用下岩锚吊车梁的锚杆应力较小，主要分布在梁壁接触面附近；围岩变形很小，吊车梁素混凝土局部最大拉应力为1．04MPa，梁壁接触面最大开度为0．023mm，整体稳定性具有足够的安全储备。     

深水水库隔水幕布透水率对下泄水温影响研究

隔水幕布作为分层取水设施可有效缓解由深水水库温度分层导致的低温水下泄影响。为探究幕布材料透水率对下泄水温及幕布总体受力的影响,依据一深水水库实测水文水温资料,建立并验证了该水库的三维水动力水温数值模拟模型,对比分析了不同工况下的流场、温度场及幕布总体受力结果。研究结果表明:随着幕布材料透水率增至7%,下泄水温逐渐降低,较未采用幕布时下泄水温提升幅度由2.31℃降至0.33℃。随着材料透水,幕布总体受力减小,不透水幕布所受总水平推力为1242 t,满足下泄水温需求的透水率为2%的幕布所受总力为293t。在工程应用中应根据水温提升需求,综合考虑幕布受力及经济性等因素选用幕布材料,对于该工程幕布材料平均透水率不应超过2%。     

混凝土动态3D打印过程温度应力数值仿真分析

3D打印混凝土在水利水电领域有着广阔的发展前景,但温度应力的影响使其发展受到限制,为此需要研究如何降低其构件的温度应力。由3D打印混凝土的工艺特点可知,通过外部条件对其温度进行控制是不可行的。因此,从混凝土动态3D打印成型的工艺参数出发,对其温度场、应力场进行了研究,以期得到工艺参数对其温度应力的影响。通过数值模拟的方法,得出了混凝土内部各点温度随时间的变化以及打印速度、打印层厚和初始打印温度等对3D打印混凝土构件内部温度变化的影响。结果表明,适当地增大混凝土的打印速度、减小打印层厚、降低初始打印温度,可以降低混凝土的最大应力,且打印速度为3. 0 m/min、打印层厚为0. 10 m、初始打印温度为12℃时,典型层的最大应力最低。     

龙滩重力坝三维仿真与劈头裂缝问题研究

龙滩重力坝通航坝段坝轴向长度达88m,下部设2条横缝,无纵缝,不进行接缝灌浆前的二期冷却,坝内温度下降极慢,因此上游面坝轴向应力很大,极易产生劈头裂缝。作者对该坝段施工过程进行了多种工况的温度场与应力场的三维仿真计算。计算结果表明,即使采取了一系列综合温控措施,无保温时,在年变化气温影响下,冬季仍会在上游表面引起2 0～2 2MPa的坝轴向拉应力,寒潮引起的拉应力在3 0MPa以上,二者叠加,可达5 0MPa以上,足以引起表面裂缝,蓄水后会扩展为较深的劈头裂缝。仿真结果表明,用4～5cm厚的苯板贴在上游表面,可将上游表面的拉应力控制在1 6MPa以内,有效地防止表面裂缝的产生,并因此而避免劈头裂缝的产生。     

环境温湿度对大体积混凝土影响的数值模拟分析

环境温湿度的变化及其在大体积混凝土结构中产生的影响不容忽视,对于温度场、温度应力场、湿度应力场,尤其是整体结构应力场的分析,是工程中非常关注的问题。为此,选取理想的球形大体积混凝土结构,仅考虑环境温、湿度的影响,用ANSYS软件依次对该结构的温度场、温度应力场及湿度应力场进行数值模拟,然后将模拟得到的温度应力场与湿度应力场叠加,得到整体应力场,并对模拟结果进行分析和总结。通过对应力场的数值模拟分析,可对大体积混凝土浇筑后裂缝的开展有一定的预见性,对制订温控措施有一定的指导意义。     

温度对氧化镁混凝土应力补偿效应影响分析

氧化镁混凝土自生体积变形与温度和历时有关.采用APDL语言编制考虑氧化镁混凝土自身体积变形的温度应力场仿真计算程序,通过对比分析探讨温度对氧化镁混凝土温度应力补偿效应的影响.计算结果可为实际工程仿真计算提供一定的参考依据.     

考虑温度过程效应的MgO微膨胀热积模型

混凝土掺适量MgO后产生微膨胀，可以补偿温降引起的收缩从而改善应力状态，因此MgO微膨胀混凝土在水利工程中得到越来越广泛的应用。根据MgO微膨胀混凝土的性质，提出了热积模型，即膨胀量为龄期和所经历的温度对时间积分的函数。利用该模型和开发的仿真程序，模拟了其碾压混凝土坝掺MgO后的应力过程，并与不掺MgO的结果进行了对比。结果表明：该模型能很好地反映MgO混凝土的基本性质；掺MgO对改善约束区的应力状态效果明显，远离约束区时效果不大；MgO的微膨胀会使局部混凝土的拉应力增大。具体应用中要在仿真分析的基础上进行周密的MgO掺量与温控设计。     

沙沱碾压混凝土坝施工期温度应力仿真分析

结合沙沱碾压混凝土重力坝的工程实际情况,利用ANSYS软件及其二次开发技术,对该坝的典型坝段进行仿真分析研究。结合实测资料,对该坝段进行全过程温度应力仿真计算。分析了施工期温度及温度应力随时间变化情况以及某时刻在坝体的分布情况,总结了其变化规律。结合沙沱碾压混凝土重力坝埋设温度计的实测温度,将计算结果与实测温度进行了比较,表明有限元计算结果与实际情况相符,保证了仿真分析的准确性。计算表明,沙沱碾压混凝土重力坝施工期温度应力状况总体情况良好,但应特别注意高温季节碾压混凝土的温控工作。沙沱碾压混凝土坝的温度应力仿真分析工作为确立施工期的温控措施,避免产生温度裂缝提供了参考。     

准脆性介质热流固及损伤耦合效应的数值模型

运用热流固耦合理论，在岩石破裂过程分析系统（Rock Failure Process Analysis, RFPA）的基础上实现了温度－渗流－应力－损伤的多场耦合数值模型，并以此为工具进行了水工结构中温度场随渗流和应力而变化的规律研究。其结果表明，水的流动导致的热量迁移现象可以用于分析水工建筑物的水温异常，并可将其作为结构是否出现了渗漏的一种监测手段。通过对破坏过程中温度变化规律的数值试验研究表明：在初始加载阶段，试样中的原生裂隙随着应力的不断增加而闭合，导致透水能力以及渗流速度的降低，渗流对温度场的影响作用也随之而逐渐减小；但当试样中的应力水平达到其峰值强度时，损伤急剧增加并形成了渗漏通道，渗流速度增大，试样顶端的温度也急剧升高。数值模拟得到的温度场随渗流速度和方向、应力、破坏三因素的变化规律有助于完善温度探漏的相关理论。     

混凝土施工期表面保护仿真研究

低龄期混凝土表面开裂问题已成为工程界普遍关注的问题。这个问题反映到施工中,需要研究混凝土早期强度成长规律,以及不同龄期拆模时,混凝土表面应力发展规律。课题组通过研制的仿真分析软件FZFX3D,考虑混凝土浇筑过程,以离开基础约束区一定距离的某个浇筑块为研究对象,系统研究寒潮、气温日变幅和气温年变幅等三种温度荷载对向家坝碾压混凝土纵向围堰表面应力的影响。比较了不同龄期拆模的混凝土,其特征点的温度与应力变化过程,为施工期混凝土拆模后的表面保温材料选择,提供了参考依据。     

强制冷却对碾压混凝土重力坝温度场和温度应力的影响分析

采用三维有限元法,模拟碾压混凝土重力坝的施工过程进行温控仿真计算。分析了大坝自然冷却、浇筑完毕后采取强制冷却措施以及运行两年后采取强制冷却措施,对温度场和应力场的影响。结果表明:强制冷却对强约束区应力影响较大,对其他区域应力影响相对较小。强制冷却方案的温度应力大于自然冷却方案的温度应力。因此,进行强制冷却时,应该选择合理的冷却时间,避免强制冷却产生过大的温度应力,使坝体产生温度应力裂缝。