小湾拱坝施工期温度场动态跟踪仿真

针对小湾拱坝的施工现状,考虑了混凝土的热学参数及边界条件历时过程、混凝土浇筑过程以及通水冷却措施等因素,应用瞬态热传导三维有限元分析方法对拱坝施工期的温度场进行动态仿真计算,分析了坝体在施工期温度场的时空分布规律,并与监测温度值进行了对比分析.计算结果表明:整个温度场分布规律与监测资料基本吻合,仿真结果较为合理.同时,该研究成果对小湾拱坝施工过程中温控措施的合理性也进行了有效论证.     

大型泵站底板集水井层混凝土温度与应力仿真研究

针对大型泵站底板集水井层混凝土受底部及侧面双约束且采用台阶式施工的特点,开展集水井层混凝土施工期温度和应力的全过程动态仿真研究.依托某大型泵站工程,根据其各结构的施工特点,进行三维有限元建模,并采用三维不稳定温度场和应力场仿真计算理论,对集水井层混凝土进行仿真计算,主要分析其施工期的温度和应力变化及分布情况.结果表明,台阶式浇筑有利于混凝土散热,但不同浇筑时刻其散热强度差别较大,应注意选择合理的浇筑时段.     

拱坝混凝土施工机械系统配置优化模型及其模拟

施工机械配置及其协同作业效率直接影响拱坝混凝土施工的质量和进度.系统分析拱坝混凝土施工机械系统的构成以及混凝土生产、运输和浇筑的施工机械子系统前后衔接、循环封闭的相互联系特性,构建混凝土施工机械的有限源多级服务系统和施工作业过程中机械设备运行的统计参数方法,提出基于机械设备效率与混凝土的浇筑时间、施工进度的机械配置方案优选及其系统模拟的实现方法.针对锦屏一级水电站拱坝混凝土施工,采用Monte Carlo模拟、优选典型坝段的混凝土施工机械配置,实证分析方法的可行性和有效性.     

堆石坝面板混凝土施工期温度和应力全坝段仿真分析

针对堆石坝面板混凝土易开裂问题及其结构特点,开展了面板混凝土施工期温度和应力变化规律的仿真研究.依托某混凝土面板堆石坝工程,建立了三维仿真计算网格;采用三维不稳定温度场和应力场的有限元仿真计算程序,对堆石坝面板全坝段施工过程的温度和应力进行了动态仿真计算和分析.结果表明,堆石坝面板施工期内部拉应力较大,且最大拉应力出现在最大温降龄期;此外,面板短间歇面施工期拉应力较小,长间歇面在上层混凝土浇筑后拉应力较大.     

关于高拱坝混凝土温控措施的建议

高拱坝由于坝体较高,底宽及仓面都较大,会带来一些新的问题.介绍分析了一些高拱坝建设中常见的问题:底宽长,约束区范围大;现场数据量大,给处理分析带来困难;受到地基和混凝土的约束更强等.提出了以下几点措施:1)选择合适的混凝土半熟龄期;2)施工期进行时空动态控制,针对具体工程建立温控决策支持系统;3)合理规划通水冷却,安排中期冷却以及适当地规划二期冷却.     

拱坝混凝土浇筑的计算机图形处理

研究了拱坝混凝土浇筑的二维柱状图和三维透视图的算法,以及混凝土浇筑的计算机图形处理,通过对拱坝混凝土浇注的计算机模拟,动态地描述拱坝混凝土施工进程.     

桑郎碾压混凝土拱坝应力场仿真计算及分缝设置

在应力场隐式解法的基础上,结合桑郎拱坝工程,进行了大坝施工期和运行期的温度场和应力场仿真分析,在分析中温度场计算考虑了混凝土水化热温升、气温变化、浇筑间歇、边界条件的改变等因素,应力场计算考虑了坝体自重、水压力、温度荷载、徐变及混凝土弹性模量随龄期的变化等因素.根据应力场的仿真计算结果,在拱坝高拉应力区模拟设置横缝.仿真计算的结果表明,桑郎拱坝横缝释放应力的作用显著,横缝的设置合理.     

闸墩施工期温度应力仿真分析

考虑外界气温条件、水泥水化热、弹模、徐变等热力学和物理力学参数以及分层浇筑(利用生死单元实现分层浇筑)对闸墩温度应力的影响,利用ANSYS软件三维有限元法进行闸墩施工期的瞬态温度场和应力场仿真计算.结果表明:内外温差过大,内部温升温降太快是闸墩出现裂缝的主要原因,并提出了对拌合材料冷却,降低浇筑温度,采用优化的保温保湿养护方法,在混凝土内预埋冷却水管,选用低热水泥,使用减水剂等减小内外温差,减缓温升温降过程,以有效防止施工期表面裂缝的产生.     

高温季节浇筑仓表面和横缝侧面分布式光纤实时监测试验

在高温季节,对混凝土大坝浇筑仓进行养护是一个时空养护问题,如果养护不到位容易引起浇筑仓表面裂缝,为此,结合西南某建设中的高拱坝典型浇筑仓,在浇筑仓表面和横缝侧面布置分布式光纤,实时在线监测这些部位从收仓到新浇筑仓开仓全过程的浇筑仓养护状态.分布式光纤监测结果表明,高温季节环境气温对混凝土表面影响十分明显;浇筑仓表面进行旋转喷水养护与横缝面挂花管喷水养护均有较好的养护效果,可有效降低外界气温的影响;尽管开仓前采用喷雾和洒水养护的方式来降低仓内的温度,但新浇混凝土使下层混凝土温度降幅仍达到8.35℃.     

混凝土拱坝浇筑温度场的有限元仿真分析

研究混凝土拱坝浇筑过程的瞬态温度场.研究中,用瞬态热传导有限元分析方法,得到了整个施工过程中拱坝温度场的时间和空间分布规律,为控制混凝土拱坝的温度应力提供了依据.     

四川锦屏一级水电站双曲拱坝施工中的温度控制研究

从混凝土原材料优选和配合比的优化,混凝土养护,混凝土出机温度、入仓温度、浇筑温度、冷却水温度控制等方面着手,研究了四川锦屏一级水电站双曲拱坝施工温度监测方法和控制措施,以保证大坝混凝土施工质量。     

低温季节大坝混凝土冷却水管周围应力应变监测现场试验

大坝混凝土力学性质受诸多因素影响,变化规律复杂,最新研究表明:不同的温度条件对混凝土的变形规律有着明显的影响.对此,在西南某混凝土特高拱坝冬季混凝土浇筑现场,结合冷却水管周围不同位置处单支应变计测值和每支应变计附近同样温度条件下设置的专用无应力计监测的该温度条件下自由体积变形,通过建立大坝无应力计统计模型分析无应力计测值得出混凝土热膨胀系数,并分离出自生体积变形,采用考虑混凝土徐变特性的计算程序,将应变计测值转化为实际应力以分析冷却水管周围不同部位混凝土应力分布.试验结果表明:由于该大坝采取"小温差、早冷却、缓慢冷却"的通水冷却方式,在现有的通水冷却方案下,冷却水管周围混凝土应力不大;该试验能给现场混凝土冷却通水方案以及防裂施工提供指导,为关键部位混凝土温度应力仿真反馈分析提供实测资料.     

小湾拱坝施工过程温度场仿真分析

在ANSYS平台上进行二次开发,建立了一套快速、高效、自动化程度较高的仿真反馈分析系统用于模拟拱坝施工过程温度场.在小湾拱坝施工过程温度场仿真计算中,各测点温度计算值随时间变化的规律与监测值基本一致,吻合情况较好,总体上相差2～3℃以内,计算结果揭示了坝体内部的温度变化规律.研究成果表明:1)1077m高程以下坝体采用的二期冷却方案A使得坝体中出现较大的温度梯度,产生较大的径向拉应力;2)1096m高程以上采用的二期冷却方案B能很好地改善方案A中的不足,较好地控制温度应力,防止拱坝开裂.     

考虑温度历程的早龄期大坝混凝土自生体积变形分离方法现场试验

混凝土在水化过程中会产生自生体积变形和温度应变等现象,与混凝土的耐久性有着密切联系,为工程建设各方所关注。对此,在西南某混凝土特高拱坝混凝土浇筑现场,采用无应力计对冷却水管周围两处不同位置处早龄期混凝土的应变进行现场监测,运用成熟度理论考虑混凝土的温度历程对混凝土水化进程的影响,采取一种新方法将总应变计算式解耦,从而摆脱对早龄期混凝土的热膨胀系数为定值的依赖,得出混凝土热膨胀系数在等效龄期下的历程,最终从无应力计变形监测值中分离出温度应变和自生体积变形。试验结果表明:这种方法能考虑混凝土温度因素,精确便捷地对早龄期混凝土的热膨胀系数以及自生体积变形进行分离,给现场混凝土的养护以及防裂施工提供指导。     

拱坝大体积混凝土冷却水管计算方法

由温度荷载在拱坝产生的应力可以达到总应力的1/3~1/2.目前,水管冷却是降低拱坝大体积混凝土温度及温度应力的重要方法.为了获得在坝厚方向呈梯度分布的最优封拱温度场,研究了等间距布置人工冷却水管单向通水冷却方法获得温度梯度的方法,给出了单根水管冷却机理的理论求解过程.     

PVA纤维在水工高拱坝混凝土中的应用

拱坝由于具有优良的力学性能和造价的经济性,使得拱坝特别是高拱坝在我国水电工程中得以大量应用.拱坝因为体型复杂,除温度外,坝体的自重和水荷载也能在拱坝坝体内引起相当大的拉应力,因此提高拱坝混凝土的抗裂能力是人们十分关注的问题.由于PVA纤维具有极高的弹性模量,良好的韧性和阻裂性等优点,将PVA纤维掺入高拱坝混凝土中可以提高其抗裂性能,从而改善拱坝混凝土的耐久性,提高拱坝混凝土的耐久寿命.     

高碾压混凝土坝快速施工过程中的温度控制措施

提出了高碾压混凝土坝施工期温度时空动态控制方法,该方法的核心在于通过调整水管冷却的5个要素(冷却开始时刻、通水时间、水温、流量和水流方向)来动态控制混凝土的温度,进而达到温控防裂的要求.基于ANSYS平台开发了大体积混凝土施工期温度场、应力场三维有限元仿真程序,将温度时空动态控制方法应用于官地高碾压混凝土重力坝的施工过程中,并做跟踪监测和反演计算.实践证明,该方法易于操作,且在官地大坝的施工过程中未出现危害性的裂缝,有效解决了其温控防裂问题,给类似工程提供了借鉴和参考.     

承台大体积混凝土水化热分析及温控措施

大体积混凝土会产生大量的水化热导致结构裂缝的出现,对结构的耐久性和承载力产生不利影响,因此需要采取控制措施,减少混凝土内部的梯度温度,控制大体积混凝土结构在施工过程中裂缝的产生。论文采取混凝土内部布置管冷的措施来降低承台大体积混凝土结构在施工过程中产生的水化热,控制混凝土温度裂缝。利用Midas/Civil有限元软件的水化热计算模块进行水阳江特大桥承台大体积混凝土结构的数值模拟,通过无管冷和有管冷的对比分析,确定布置管冷的必要性。研究进水温度、水流量等参数对承台大体积混凝土结构的水化热影响,确定管冷合理的参数取值。分析浇注温度对承台施工过程中温度效应的影响,确定合适的浇筑温度。通过优化分析得到浇筑温度为15℃、进水温度10℃和管冷水流量为2 m~3/h时,其冷却的效果较好并满足规范要求。通过合理的管冷布置和必要的温控措施,能够有效地降低施工中内部温度并且符合工程的实际要求。