基于XFEM的寒潮作用下水闸开裂性状分析

水闸普遍存在着可见和不可见的裂缝,带裂缝工作是水闸的常态,当受到寒潮的影响时,已有的细微裂缝会连通、扩展,甚至贯穿整个闸墩,严重影响结构的安全性和耐久性。扩展有限元法(XFEM)通过富集非连续位移模式,使得非连续位移场的表征独立于单元边界,可有效描述混凝土中的裂纹扩展。基于XFEM并结合热力耦合,研究了水闸在不同初始温度下,遭遇不同降温幅度及历时的寒潮作用时的渐进开裂破坏过程,并与某实际工程的开裂情况进行对比,数值模拟结果与现场情况基本吻合。研究结果表明,水闸遭遇寒潮时,靠近闸墩表面的温度与外界温度变化基本一致,靠近闸墩中心的温度变化较小,闸墩内外温差随着寒潮强度的增强而增大;闸墩混凝土的内表温差和约束是导致闸墩开裂的根本原因;裂缝分布在上下游墩头与底板相交的位置,随着寒潮强度的增强,裂缝与底板的夹角、长度及深度也随之增大,对水闸结构的不利影响也越大。因此,寒潮来临时应做好安全监测及混凝土防护工作,控制闸墩的温降以防止裂缝的开展。     

西关闸混凝土缺陷的检测与评价

西关闸系大型开敞式水闸,属一级水工建筑物。结构形式为钢筋混凝土结构,共分三联六孔。每孔宽12m,闸总宽84.6m,闸墩高10.5m,闸底板长21.5m,闸底板下周围打钢板桩。该闸设计正常引水流量520m~3/s,在运用过程中,闸身强烈震动,导致闸墩、闸底板、机架桥大梁裂缝,特别是闸底板严重裂缝。闸墩局部混凝土冲蚀、剥蚀,机架桥底部混凝土有剥蚀、露筋、裂缝。以上这些都将威胁水工建筑物安全,应尽快对该水闸进行安全监测和工程复核计算,完成水闸安全鉴定工作,恢复水闸安全运行。1.检测方法与依据此次采用超声法兼取芯直观检查法测试混凝土内部密实度和裂缝开展状态。现场测试与资料分析主要依据CECS21:2000《超声法检测混凝土缺陷     

贡川水电站水闸闸墩裂缝问题探讨

该文针对贡川水电站水闸4~#、9~#闸墩裂缝问题进行分析。闸墩结构应力计算结果表明,闸墩混凝土强度满足设计要求,外荷载对闸墩裂缝影响不大。根据裂缝形成的时间、气温、长度与深度、闸墩混凝土质量分析,认为该闸墩裂缝主要由混凝土质量及温差引起。据此分析,闸墩裂缝采用表面修补法修补,效果良好。经此处理后,水闸墩顶未再发现裂缝。     

水闸安全监测技术规范关键要素研究

水闸工程作为防洪保安、调控水资源的重要设施,其安全运行至关重要。为规范水闸安全监测、掌握水闸运行性态、评价施工质量、反馈设计指标、降低失事风险等,有必要编制水闸安全监测技术规范,并对其关键要素进行研究。为此,规范编制组通过相关规范规程等技术资料梳理、典型水闸安全监测现状调研,以及与水闸运行管理人员座谈等,研究了规范的适用范围;在水闸主要结构病害特征分析的基础上,确定了水闸监测项目主要包括闸墩及翼墙变形、闸基扬压力及侧向绕渗、基础沉降及闸墩倾斜、上下游水位及冲刷等,测点布置要能反映水闸运行性态。同时,结合典型水闸缺陷处理实例,针对水闸上下游水位变化频繁、地质条件差等特点,提出了水闸安全监测资料整编分析的关键要素。在对比分析了与混凝土坝、土石坝等建筑物监测技术规范的差异性的基础上,编制了水利行业标准《水闸安全监测技术规范》(SL-768)。     

水闸闸墩细微裂缝成因及防治措施

混凝土结构在工程建设中占有重要地位,尽管在水利水电工程建设施工中采取了各种措施防止裂缝产生,但水闸闸墩部位仍然易产生裂缝。通过分析水闸闸墩裂缝成因,针对这些原因及影响因素,从材料、温度控制、施工方法与工艺和养护等方面采取措施,可以达到防止和控制裂缝的效果。     

温度湿度耦合作用下的闸墩受力与开裂特性分析

水闸是常见的水工建筑物,闸墩部位受力情况复杂,容易出现变形和裂缝。鉴于闸墩裂缝主要由温度、混凝土干缩、湿度等因素导致,以2级建筑物为水闸工程为研究对象,建立三维有限元模型,分析施工期间闸墩的温度差和湿度场变化情况,研究温湿度共同作用下闸墩受力与开裂特性。研究表明,混凝土闸墩最大拉应力为1.04 MPa,出现在闸门槽附近。     

韩庄泵站安全检测分析与研究

南水北调韩庄泵站经多年运行，引水闸清污机排架柱混凝土表面出现裂缝、钢筋保护层胀鼓，闸墩存有纵向裂纹、破损、碳化等现象。为消除引水闸混凝土结构安全隐患，保证工程安全运行，对引水闸排架柱、闸墩进行钢筋保护层、混凝土碳化深度及强度等进行安全检测，并对检测数据进行分析计算，为确定修复方案提供依据。     

泵送混凝土水闸闸墩施工温度控制分析与研究

一、概述 泵送混凝土具有浇筑强度大、速度快、机械化程度高等优点，广泛应用于水闸工程中。但泵送混凝土水泥用量多，水灰比大，砂率偏高，石子粒受泵管直径限制。由于温度、湿度变化引起的闸墩裂缝问题普遍存在，影响结构的抗渗性、耐久性及外观。本文主要分析泵送混凝土水闸闸墩施工温度控制及防止温度裂缝的措施。     

水利工程闸墩裂缝的原因及处理措施

作为水利工程里常见的水工建筑物,水闸的安全性至关重要,而闸墩裂缝问题则直接给水利工程带来多方面危害,长期对工程实际造成影响,成为困扰学术界的一大难题。针对这一难题,在整合文献资料的基础上,对影响闸墩裂缝的原因及处理措施进行探讨。分析表明,水闸闸墩裂缝的影响因素主要有自生体积变形、墩体内外温差、混凝土的干缩及外部约束等,可以采取材料选择、温度控制、工艺改进及后期养护等措施用以防止闸墩裂缝的产生。     

姜唐湖进洪闸工程闸墩裂缝预控研究与应用

水闸闸墩的体积一般较大，加之施工时混凝土垂直运输的难度，一般采用泵送混凝土浇筑，而泵送混凝土水泥用量偏多，从已竣工的一些水闸观察分析，使用泵送混凝土浇筑闸墩出现裂缝的情况偏多，当然发生裂缝的原因是多方面的。水工建筑物混凝土对混凝土外表的观感要求较高，姜唐湖进洪闸的质量目标是争创优质工程，开展预控不发生裂缝研究，对于保证闸墩内在质量和外观尤为重要。     

挡潮闸闸墩高性能大体积混凝土温度效应与控制

为了解决某挡潮闸枢纽工程中高性能大体积混凝土结构浇筑时的温度控制问题,避免因混凝土干缩、自体积变形、外部约束和温度效应等因素引起混凝土开裂,取闸室底板和中墩进行三维有限元建模,对闸墩采取不同的温控措施,进行闸墩温度场和温度应力场的仿真分析,研究闸墩冷却水管布置方案的温控效果并提出科学合理的温度控制措施,为现场科学施工提供理论指导。仿真结果表明:通水冷却效果良好,闸墩均未出现裂缝;在混凝土浇筑初期采取降低入仓温度和通水冷却等降温措施来减小由于混凝土水化热引起的最大温升,可以有效减小混凝土温降阶段的降温幅度;控制最大温升、内外温差及温降速率是大体积混凝土闸墩温控防裂的关键。     

淮河入海水道二河新建水闸混凝土温控防裂研究

针对新建水闸闸墩混凝土早期易出现竖向“上不着顶,下不着底”的裂缝问题,用三维有限元仿真计算法,对该水闸施工期混凝土的温度场和应力场进行了多方案的计算分析,其中包括施工过程仿真、温控措施仿真、环境条件仿真、施工方案比较等,以揭示了这类裂缝产生的机理。建议混凝土底板与1m高闸墩底部混凝土同时浇筑,改善闸墩变形约束条件,降低底板强约束区部位闸墩拉应力,以不出现裂缝。工程实践表明,这一建议是正确的。此外,对第Ⅴ联中墩内埋冷却水管的温度削峰效果也进行了模拟计算,给出了这种冷却措施的效果和特点。     

闸墩内部水管冷却和表面保温措施的抗裂作用研究

本文针对闸墩施工期混凝土易开裂的问题，分析了闸墩在施工期混凝土的开裂原因，说明了采取闸墩内部水管冷却和表面保温两种不同温控措施的防裂机理与效果。指出单纯表面保温措施能虽够减小闸墩早期内外温差和表面拉应力，却使得混凝土的温升和温降幅度加大，闸墩冷缩期内部拉应力显著增加。于是提出内部水管冷却和适度表面保温相结合的闸墩温控防裂新思路，并已在姜唐湖泵送混凝土退水闸工程中得到应用，严寒季节施工的所有16孔闸室泵送混凝土都没有开裂，收到了较好的防裂效果。     

高寒地区气温年变化所致胸墙裂缝的分析及处理

某高寒地区水闸，气温年变化较大，温度下降对，胸墙受闸墩强约束，在各种荷载作用下，产生了纵横裂缝；裂缝影响结构及材料的耐久性；制定了针对高寒及炎热交替条件下混凝土裂缝的处理方案。     

岩基上水闸短时温度应力研究

建在岩基上的水闸闸墩和常暴露于大气中的水闸底板常产生贯穿性裂缝。为研究裂缝产生的原因,采用有限元方法,对水闸结构的短时温度应力变化及其影响因素进行了分析,尤其是分析了日照对水闸结构短时温度应力变化的影响。工程实例分析研究表明,短时温度应力是造成裂缝产生的主要原因,因此需要在水闸设计中加以考虑。研究结论可供类似工程设计参考。     

闸墩水管冷却的光纤光栅温度监测及反馈分析

将光纤Bragg光栅温度传感技术应用于水闸工程的闸墩进行实时温度监测,同时对该工程进行施工期温度场和应力场反馈分析.将光纤光栅温度传感器串联熔接形成准分布式测温系统,既具有分布式光纤测温的优点,又可克服分布式光纤测温精度不高以及常规仪器点式监测等缺点.由于闸墩混凝土是薄壁结构,其温度特性和应力状态受混凝土浇筑前后几天的气温影响较大,建议结合周天气预报,将光纤光栅温度传感技术与温度场和应力场仿真分析相结合,进行实时在线监测、实时仿真和实时反馈,及时采取合理的温控措施.     

东周水库混凝土闸墩裂缝安全问题研究

已建水库大坝中,由于混凝土裂缝的存在,对水工混凝土结构的安全性造成了潜在的风险.本文以东周水库混凝土闸墩为研究对象,用力学分析的方法对裂缝存在下的闸墩进行了三维非线性有限元分析,根据计算结果对东周水库的闸墩的安全性进行了评价,并预测了裂缝未来的发展趋势.     

水闸混凝土结构关键部位温控防裂研究

由于水闸底板结构属于薄板结构,层厚较薄,其混凝土内部温度随年气温呈周期性变化,无稳定温度,给其最高温度控制标准的制定带来了一定困扰。为此采用有限元仿真分析方法,以某水闸为例,就水闸结构的最高温度温控标准、关键部位防裂重点及防裂措施进行了重点分析。通过计算可知,该水闸混凝土的最高温度控制标准按照32℃控制为宜;低温季节混凝土浇筑完成后及时保温可降低拉应力19%,上下层温差按照15℃控制,安全系数1.65。结果表明:水闸结构最高温度控制标准按照基础温差加闸底板结构各浇筑层第二年温度的最低值确定为宜;低温季节混凝土浇筑完成后应及时保温;闸墩与底板混凝土的上下层温差控制是闸墩结构防裂的重点之一,需从严控制。