混凝土徐变对坝体温度应力场的影响

用有限单元法研究徐变对大体积混凝土结构温度应力的影响,对混凝土结构的温度应力进行 了仿真计算。计算结果表明,徐变度越大,温度应力越小,二者近似服从二次函数关系。徐变对温度应 力场的影响作用受水管冷却措施的影响较大,当水管冷却时间较长或水化热发热速率较快时,徐变对温 度应力的影响作用明显减小。     

混凝土坝水管冷却自生温度徐变应力的数值分析

用三维有限元计算了混凝土坝水管冷却产生的自生温度徐变应力.计算模型分为3种:模型A为均质混凝土;模型B包含新老两种混凝土;模型C包含混凝土和岩石.计算结果表明,水管冷却时在孔口边缘产生相当大的拉应力,足以引起裂缝,改用小温差早冷却缓慢冷却方式后,拉应力即大幅度减小.     

混凝土坝后期水管冷却的规划

过去对后期水管冷却的安排比较简单,根据施工进度确定开始冷却日期及冷却水温,冷却到规定温度时停冷灌缝.现在看来后期冷却对坝体温度应力有重要影响,尽管温差相同,但不同的冷却安排产生的温度应力相差很大.本文首次系统地研究了冷却区高度、水管间距、冷却分期及水温控制对温度应力的影响,根据此研究结果,对后期冷却进行细致的分析和规划,在相同的温差和水管布置条件下,可显著减小温度应力、提高混凝土坝抗裂安全度.     

厚倒丁字型高强度混凝土墩墙施工期水管冷却温控效果研究

为了制定合理的水管冷却方案,基于ANSYS有限元仿真方法,计算了厚倒丁字型高强度混凝土结构在无水管冷却、单排水管冷却及双排水管冷却工况下的温度、应力变化规律,探讨其施工期水管冷却温控防裂效果。结果显示:采用单排或双排水管冷却方案后,高强度混凝土墩墙内外温差分别降低了42%和90%,外表面早期应力分别减小了40%和80%以上,内部后期应力分别减小了20%和75%以上。可见,双排水管的冷却效果明显优于单排水管,可有效避免混凝土墩墙开裂风险。结果表明,在厚倒丁字型高强度混凝土结构施工期,冷却水管布置应较密集,水管间距以1 m以内为佳。     

小温差早冷却缓慢冷却是混凝土坝水管冷却的新方向

提出混凝土坝水管冷却的新方式:小温差、早冷却、缓慢冷却,与大温差、晚冷却、短促冷却的传统冷却方式相比,它可以把混凝土与水温之差从目前的20～25℃减少到4～6℃,从而可大幅度提高抗裂安全度.过去人们对水管冷却自生温度应力重视不够,笔者提出了计算方法,它能引起相当大的拉应力,采用小温差可以减小这种应力.目前往往限制后期冷却在龄期120 d后开始,采用小温差可取消这一限制,从而赢得了几个月时间.笔者提出的这种新冷却方式,在不影响施工进度的前提下,不但减小了自生应力,也减小了约束应力,是今后混凝土坝水管冷却的发展方向.文中还提出了一整套实用计算公式.     

水管冷却热传导计算模型能量分析

对水管冷却有限元法和水管冷却等效热传导法的相关性进行了研究,采用同一套有限元网格,仿真分析了混凝土浇筑仓的非稳定温度场和徐变应力场,对比分析了两种水管冷却计算模型计算的混凝土浇筑仓平均温度和弹性应变能及黏性应变能.水管冷却等效热传导法计算的混凝土平均温度与水管冷却有限元法计算的平均温度接近,前者是后者的等效平均,但两者的同一节点温度不一样,且差异有时还比较大.由于前者是后者温度的等效平均,所以前者和后者的弹性应变能和黏性应变能接近,但两者的同一节点的应力不一样,因此其差异有时也比较大.     

严寒地区大坝混凝土降温速率研究

针对严寒地区大坝混凝土的降温速率问题,以丰满水电站碾压混凝土重力坝为例,采用有限元法进行仿真分析计算,研究了降温速率的作用及其影响因素。研究结果表明:通水冷却、表面保护、体型及环境温度均会对降温速率造成较大的影响,继而影响混凝土温度应力的发展:增大早期降温速率可以减小后期温度应力,但存在早期开裂风险。然而,减小中后期降温速率可以充分利用徐变和强度,减小开裂风险。     

通水冷却对隧洞衬砌温度应力的影响

以白鹤滩水电站泄洪洞为研究对象,运用三维有限单元法模拟龙落尾段衬砌混凝土的施工过程和通水冷却措施,通过比较衬砌底板代表点的最高温度、最大内表温差、最大拉应力以及最小抗裂安全系数,分析通水冷却各因素对泄洪洞衬砌混凝土温度和温度应力的影响。结果表明:通水冷却能够有效降低衬砌混凝土最高温度、最大内表温差和最大拉应力,提高衬砌混凝土的抗裂安全性;冷却水温、通水时间、通水流量、水管间距等因素中,水管间距对衬砌混凝土温度和温度应力的影响最为显著。     

温度应力、自收缩对高性能混凝土早期开裂的影响

根据高性混凝土的水化特性、物理力学特性及自收缩特性，分析了高性能混凝土早期开裂机理和影响早期开裂的主要因素．并结合工程实例，借助混凝土温度和应力有限元仿真计算方法分析研究了表面适度保温和水管冷却技术在高性能混凝土温控防裂中的应用效果．研究结果表明，表面适度保温与水管冷却相结合能有效降低混凝土的内外温差，减小混凝土早期表面拉应力与后期内部拉应力，防裂效果明显，对类似的工程具有借鉴作用．     

碾压混凝土坝的温度控制

碾压混凝土坝坝体不分纵缝,不埋设冷却水管,一般是在自然气温下大仓面薄层铺筑,连续施工上升。本文针对这一特点,结合铜街子溢流坝及国内部分碾压混凝土坝工程的温度控制研究与观测成果,介绍碾压混凝土坝温度控制的特点、温度应力和温度徐变应力计算方法、碾压混凝土浇筑块施工期的一些规律性成果以及温度控制标准和防裂措施等。     

混凝土高拱坝施工期温控防裂仿真研究

混凝土高拱坝封拱和蓄水是一个持续时间较长的动态交替过程。浇筑方案对坝体施工期温度场和温度应力有着重要的影响。采用三维有限元法对小湾混凝土高拱坝22号坝段两种浇筑方案的施工期温度场及温度应力进行了全过程仿真分析，得到了高拱坝温度场及温度应力变化的一般规律．提出了减小二期冷却结束时温度应力的措施。仿真计算中考虑了坝体混凝土材料的热力学性能、浇筑过程、水管冷却、环境温度变化、封拱和蓄水过程。仿真结果对混凝土高拱坝的温控防裂设计有参考价值。     

高混凝土拱坝一期水冷温度对水管周边混凝土的影响

混凝土拱坝一期水管冷却一般在刚浇筑完混凝土后采用通水冷却10-20d,目的是起到消峰控温的作用,然而在实际的工程操作中,施工方有时为了控制最高温度而大限度地降低一期冷却水温。本文以锦屏一级高拱坝为例,借助于有限元计算,建立了水管冷却的精细模型,从理论上解决了三个方面的问题,一是是否冷却水温越低对最高温度的控制就越好,二是不同冷却温度对混凝土周边温度应力的影响,三是不同管材(包括塑料管和铁管)对混凝土温度应力的影响,从而为工程实践提供了一定的依据。     

泵站施工期温控防裂敏感性分析研究

以化子闸泵站工程为例,考虑冷却水温度、通水流量、水管间距、混凝土浇筑温度、保温层厚度以及后浇带宽度等因素,利用三维有限元计算程序,对泵站施工期的混凝土温度与应力进行数值模拟。结果表明,改变水管间距对混凝土冷却效果的影响较为明显;设置后浇带对温度应力有较大的释放;水管通水水温、混凝土浇筑温度与产生的拉应力呈现线性增长。水管通水流量超过一定值时泵站冷却效果不佳。保温措施能有效避免低温季节浇筑早期产生的表面裂缝。同时,选取优化温控方案对化子闸泵站施工期温度、应力场进行了仿真分析。结果表明:温控措施优选合理,泵站内外温差、早期表面拉应力及后期内部拉应力均处于安全可靠范围,可为泵站工程安全运行提供参考依据。     

混凝土的拉压徐变不相等时的结构应力分析

本文用有限元法研究了在线性徐变条件下,混凝土的拉伸徐变和压缩徐变不相等时的结构应力把徐变变形看作是初应变,给出计算徐变变形的递推公式,从而可不必记录历史应力而得到隐式解法.文末算例说明,在一般混凝土坝中掺加粉煤灰后,由于混凝土的拉压徐变不相等,对其温度徐变应力有相当的影响.     

大体积混凝土温度徐变应力简易算法

水泥水化热引起的温升导致大体积混凝土浇筑后会产生很高的温度应力,从而导致混凝土开裂。由于混凝土徐变产生的应力松弛降低了温度应力水平,这对防止混凝土开裂是有益的,因此,在温度应力的计算中必须考虑徐变的影响。目前在温度徐变应力的计算中采用有限元法居多,但有限元法计算效率较低。通过对原有松弛系数法计算公式进行补充并在误差允许范围内对其进行简化,提出了温度徐变应力的简易算法。对温度仿真分析结果采用简易算法进行温度徐变应力计算,通过计算结果的对比验证了计算的准确性,该方法为求解大体积混凝土温度徐变应力提供了一条便捷的途径。     

二期冷却高度对混凝土温度徐变应力的影响

混凝土拱坝二期冷却一方面是为横缝的接缝灌浆创造条件;另一方面也可以达到调整坝体应力状态的目的.大多拱坝每个坝段均不设纵缝,一期冷却散热量受到限制,所以混凝土二期冷却的工作非常重要.以某在建拱坝为依托,采用有限元方法,对不同二期冷却高度进行了对比计算,从理论上量化了冷却高度对混凝土温度徐变应力的影响.     

围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度与温度应力的影响研究

为了研究围岩温度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响规律,确保长距离输水隧洞的安全运行,以某水电站无压输水洞为研究对象,采用三维有限元温度场与徐变应力场仿真计算平台,对20、40、60、80 ℃围岩温度情况下的输水洞施工期及运行期进行仿真模拟。分析围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度场和徐变应力场的影响,并研究了浇筑温度对高围岩温度隧洞衬砌混凝土应力场和损伤程度的影响。结果表明：围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度场和温度应力场影响均较大,围岩温度每升高1 ℃,则衬砌混凝土的最高温度平均升高0.5 ℃,最大应力增大约0.033 MPa;浇筑温度每降低1 ℃,则其最大应力值减小约0.07 MPa。衬砌混凝土底板与边墙的交界处以及顶拱与边墙的交界处为隧洞衬砌结构的易损伤部位。降低浇筑温度,可以有效减小衬砌混凝土的损伤量,改善其应力状态,抑制损伤的发展。此研究可为类似高围岩温度隧洞工程提供参考。     

泵送混凝土结构施工期温控防裂研究

针对泵送混凝土结构施工期易开裂的问题,从减小温差和约束出发,采用三维不稳定温度场和应力场的有限单元法及水管冷却离散算法,对某泵送混凝土结构施工期防裂方法进行数值计算分析.计算结果表明:表面保温性能越好,结构早期内外温差越小,表面拉应力也就越小,但拆模后表面和后期内部的拉应力也越大;吊空模板技术、缩短间歇时间和设置后浇带等施工方式对减小约束、防止结构后期裂缝有利;合理保温和水管冷却是防止裂缝产生的有效措施.     

混凝土结构温度应力计算必须考虑的因素

非线性有限单元法是计算混凝土结构温度应力最为有效的方法,但其计算结果的合理性取决于计算程序能否全面合理地反映影响混凝土结构温度应力的诸因素。本文对影响混凝土结构温度应力的主要因素,即徐变与应力松弛、弹性模量、内外约束、裂缝、干缩变形进行了讨论。     

大体积混凝土一期通水冷却时机研究

大体积混凝土一期通水冷却的时间选择是一个影响冷却效果的重要因素,采用水管有限元法和水管冷却等效热传导法进行了研究,并对比分析了环境气温分别为升温过程和降温过程对计算结果的影响。计算结果表明：随着一期开始通水冷却时间的延后,冷却效果更好,停止通水后混凝土的温度更低,但混凝土内部应力趋于不利;当环境气温为升温过程或降温过程时,仍可以得到上述结论;建议大体积混凝土一期通水冷却宜尽早进行。