江坪河水电站有压放空洞衬砌混凝土温控研究

以江坪河水电站有压放空洞为例,利用ANSYS软件模拟1.0 m厚混凝土衬砌的夏季施工和运行过程,采用三维有限元法进行温度与温度应力的仿真计算,分析了不同浇筑温度方案的温度场和温度应力变化的一般规律,并进行了运行期不同过水水温的敏感性分析,由此推荐夏季施工的合理温控方案.仿真结果可为江坪河水电站1.0 m厚混凝土衬砌有压放空洞施工期和运行期的温控设计提供参考.     

模板材质和拆模时间对衬砌混凝土应力的影响

以溪洛渡水电站无压泄洪洞为例,采用三维有限元法仿真计算1 m厚衬砌混凝土的温度与温度应力,分析了不同模板材质和拆模时间多方案温度应力变化发展规律,提出了有效减少温度裂缝发生的合理建议,可供类似隧洞工程衬砌混凝土的温控设计与施工参考.     

边墙高度与分缝长度对泄洪洞衬砌混凝土温度应力的影响

以溪洛渡水电站无压段泄洪洞为例,采用三维有限元法仿真计算了1 m厚衬砌混凝土的温度应力,分析了不同边墙高度与分缝长度下衬砌温度应力的变化发展规律。边墙高度和分缝长度变化对温度应力的影响明显,尺寸越大,温度应力越大,衬砌混凝土越易产生裂缝,边墙高度对应力的影响略小于分缝长度的影响,边墙高度与分缝长度的比值在1.22~1.25之间时断面较为合理,可为类似工程提供参考。     

溪洛渡水电站导流洞衬砌混凝土夏季分期浇筑温控效果分析

针对大断面水工隧洞衬砌混凝土夏季施工很容易出现温度裂缝的问题,以溪洛渡水电站导流洞工程为例,采用ANSYS有限元软件模拟分析了不同温控工况下不同浇筑方式对衬砌混凝土的温控效果,并给出合理的温控方案。结果表明,采用一次浇筑难以满足温控防裂要求,而采用分期浇筑衬砌混凝土体的温度没有明显变化,但可有效降低各代表点最大拉应力,尤其是衬砌混凝土中间点的第一主应力,使衬砌混凝土满足抗裂安全要求。推荐温控方案可满足衬砌混凝土温控防裂要求,且安全富裕不是很大,相对来说也较经济。     

温度变化对小浪底水库排沙洞无粘结预应力衬砌结构应力状态的影响

小浪底排沙洞是我国第一个采用无粘结预应力混凝土衬砌结构的高压水工隧洞,结合工程运行过程中的观测数据,对温度作用下混凝土应变计的应变变化规律和基于应变监测数据的温度应力计算方法进行了探讨,分析了温度变化对预应力衬砌结构应力状态的影响。结果表明,温度变化对衬砌结构的应力状态会产生比较大的影响,当温度升高时,衬砌中的温度压应力也随之增大;且温度相同时衬砌内侧受到的影响更大。     

基于温控仿真的热带地区常态混凝土重力坝施工期温控防裂研究

鉴于热带地区气候条件下的温控防裂研究成果较少的问题,以洪都拉斯某常态混凝土重力坝为例进行三维有限元温控仿真防裂研究,发现方案1的最高温度和最大应力均超标,方案2的最高温度和最大应力均满足要求;溢流坝段下游侧反弧段常态混凝土部位易产生大拉应力,应采取相应温控防裂措施。研究成果可为热带地区大体积常态混凝土重力坝的温控防裂提供参考。     

大型泵站施工期温度场与应力场数值仿真分析

大型泵站的底板、墩墙、流道、楼板等构件尺寸大,施工时混凝土温度应力十分复杂,易引起开裂并影响结构的安全和使用。针对南水北调东线工程某大型泵站工程,研究了施工期混凝土仿真分析计算方法,建立了三维有限元施工仿真计算模型,对泵站结构施工期的温度场与温度应力场进行了仿真计算。结果表明,泵站底板和闸墩等构件温度应力较大,易出现开裂。据此提出了相应的温控防裂建议,为工程设计与施工提供了依据。     

碾压混凝土拱坝一期冷却和汛期过流防裂研究

基于碾压混凝土拱坝具有碾压混凝土弹性模量发展较慢但其终值较大、汛期往往基坑淹没且浇筑温度较高的特点,以善泥坡水电站碾压混凝土拱坝为例,分析了各种温控措施对汛期碾压混凝土坝表面拉应力和一期冷却效果的影响。结果表明,碾压混凝土坝一期冷却宜采用长时间大流量低温冷却水,以确保在弹性模量较小时充分降低坝体温度;汛期过水对坝体应力影响较大,过水时混凝土应有足够的龄期。     

白鹤滩水电站导流洞衬砌混凝土温控限裂技术研究

温度裂缝严重影响水工衬砌结构的耐久性和安全性。白鹤滩水电站导流洞导流任务重、使用时间长、尾水段与尾水洞结合为永久结构。为限制温度裂缝,使用低热水泥、预冷混凝土、通水冷却、冬季挂帘等综合温控措施,使混凝土裂缝大幅减少。通过统计现场监测数据及裂缝特征,论证了温控措施的合理性,分析了裂缝的一般规律。利用有限元法分析裂缝影响因素的敏感性,结果表明,大量裂缝出现在冬季昼夜温差变化较大时;低温季节当气温变化幅度较小,选择自然入仓也能满足温控要求;断面尺寸越小、分仓长度越短、分期施工对限制混凝土裂缝有利;围岩越完整,约束作用越强,衬砌混凝土开裂风险越大。研究成果可为类似工程提供参考和借鉴。     

某抽水蓄能电站蜗壳混凝土施工期温控仿真分析

蜗壳结构是水电站厂房的心脏,其工作性态关系到电站的长期安全运行.本文针对抽水蓄能电站厂房蜗壳结构的特点,对蜗壳大体积混凝土结构施工过程进行了温度场与温度应力仿真计算,分析了蜗壳结构温度场与温度应力时空分布规律,并对影响蜗壳外围混凝土温度及应力的各种温控措施进行敏感性分析.通过多方案的比较,提出温控防裂措施建议,相关成果可为抽水蓄能电站蜗壳结构的温控设计及温控措施制定提供参考.     

导流隧洞衬砌混凝土温度应力围岩变形模量敏感性分析

针对溪洛渡水电站导流洞衬砌混凝土工程,采用三维有限元法分析了围岩变形模量变化对温度应力影响的敏感性。实例表明,围岩变形模量是影响温度应力的重要因素,围岩变形模量大,早期拉应力略小,后期拉应力明显增大,温控防裂措施严格,为实际工程提供了参考依据。     

基于Matlab的混凝土平面温度自应力差分解法

针对传统的混凝土温度应力计算方法存在的不足,采用基于Matlab的混凝土平面温度自应力的差分解法,对大体积混凝土平面温度自应力进行仿真计算,即依据混凝土热传导方程及其边界控制条件,在构建混凝土平面温度场求解模型的基础上,考虑温度自应力的计算模型,建立温度自应力的差分计算格式,利用Matlab的编程与可视化功能,对工程实例中的大体积混凝土温度自应力进行仿真计算,并与有限元计算结果进行比较。结果表明,该算法计算结果与有限元计算结果一致,精度可满足工程需要,且可对温度场及温度自应力进行可视化的实时输出,为大体积混凝土施工与仿真计算提供了参考。     

高寒地区强约束区大体积混凝土基础容许温差的仿真计算

工程中通常采用规范查表的方法来确定混凝土基础容许温差,但在高寒地区强约束区依照查表方法得到的夏季容许最高温度较低,实践中难以实现。针对高寒地区强约束区混凝土稳定温度低、夏季浇筑温度高的特点,分别采用按规范公式估算方法和仿真计算方法计算了高寒地区强约束区大体积混凝土基础容许温差。结果表明,在考虑混凝土徐变、早期温升预压应力、块体浇筑计划、混凝土自重等因素后,仿真计算方法可给出更为合理、更易实现的混凝土基础容许温差。     

内水外渗作用下有压管道衬砌渗透损伤耦合分析

为研究内水外渗作用下有压管道混凝土衬砌渗透损伤规律,基于弹塑性损伤有限元理论,建立了损伤度与渗透率的匹配关系,采用增量变塑性损伤刚度迭代方法,模拟了水工隧洞充水运行过程中,混凝土衬砌在渗流-损伤-应力耦合作用下的损伤过程,并对衬砌与围岩的承载比例及受力变形特征进行了分析。工程应用结果表明,混凝土衬砌损伤系数沿衬砌厚度由内而外线性减小,损伤开裂减小了衬砌的水力梯度,改善了衬砌的受力条件;洞周锚杆系统发挥自身刚度作用加固围岩,且承担内水外渗的体积荷载,提高了衬砌和围岩联合承载能力;固结灌浆对提高围岩承担内水荷载及防渗能力起主要作用。     

高寒地区某大坝基础容许温差温控标准研究

一般工程温控标准的制定采用规范查表法或公式估算法来确定混凝土容许温差,但对于高寒地区采用类似方法得到的最高温度偏低,尤其是夏季强太阳辐射环境中,此标准无法实现。为此,以高寒地区某在建碾压混凝土大坝为例,采用仿真计算方法,考虑实际的浇筑计划、自重、徐变、自身体积变形等因素,仿真计算得到基础约束区温控标准,并与规范查表法和公式估算法得到数据进行比较。结果表明,所提仿真计算方法的结果更加合理,且更加切合实际情况。     

自收缩对地下室长墙早期应力的影响

自收缩是影响混凝土抗裂性能的一个重要参数,采用三维混凝土温控防裂有限元程序,分析了不同收缩终值、收缩速率对某工程地下室长墙早期应力的影响。结果表明,墙体早期应力对自收缩终值和自收缩发展速率的影响均十分敏感,较大自收缩终值在墙体后期易产生较大拉应力,而较大自收缩发展速率早期易产生较大应力,且拉应力龄期提前,在实际工程中应采取相应措施以减小自收缩、控制其发展速率,从而减小墙体出现裂缝的可能性。     

压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂数值模拟研究

立足于直接求解压力隧洞设计所关注的衬砌裂缝条数和裂缝宽度,同时考虑混凝土衬砌的开裂、钢筋的作用、钢筋与混凝土间的粘结滑移以及围岩的作用,建立了压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂的数值模型,并编制了相应的计算程序。采用该计算程序对压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂问题进行数值模拟研究,分析了钢筋量、围岩条件对裂缝条数和裂缝宽度的影响,并着重与现行规范进行对比分析。结果表明,所建模型能反映压力隧洞钢筋混凝土衬砌作为地下结构的受力特性;围岩条件对裂缝条数和宽度均有明显影响;压力隧洞钢筋混凝土衬砌限裂的关键在于改善围岩条件,不宜盲目加大钢筋量。该研究结果对压力隧洞工程实践具有一定的指导价值。