特高拱坝封拱后温度回升及其原因分析

利用小湾拱坝工程的温度观测资料,运用仿真计算和回归分析相结合的方法来研究拱坝封拱后温度回升这一问题。小湾观测资料表明,坝体内距上、下游位置相近处,温度沿高程分布基本相同。封拱后坝体中心断面总体温升约6~8℃。研究表明,特高拱坝后期温度回升的主要原因是边界热量内传和坝体混凝土的残余水化发热,其中后期水化发热是主要原因,会使坝体内部温度高于稳定温度。后期水化发热的原因是早龄期低温温控抑制了胶凝材料早期水化和高掺粉煤灰的后期水化发热。封拱后的温度上升和回落会在坝体内部留下残余应力,且会增大拱座推力,给大坝和基础带来不利荷载增量,因此有必要进一步研究特高拱坝封拱后温度回升对坝体应力的影响。     

几个参数对拱坝温度及应力影响的研究

构皮滩拱坝是目前世界上在建的高混凝土拱坝之一,由于构皮滩工程规模大,施工技术复杂,对坝体进行温度应力仿真计算,分析研究各种不同参数对坝体温度及应力的影响,对搞好大坝的温控设计,保证工程施工质量和进度具有重要意义。影响坝体温度场及温度应力的参数很多,通过全过程模拟混凝土拱坝施工过程,采用三维有限元法计算分析了混凝土绝热温升、弹性模量及封拱前残余温度应力对坝体温度及应力的影响。研究结果表明：绝热温升的变化对坝体早期最高温度有很大的影响作用;弹性模量与温度应力基本上成线性关系;考虑施工期温度残余应力后,所计算的各项应力指标总体上比按拱坝规范算法计算的坝体运行期综合应力偏大。     

构皮滩高拱坝混凝土温控措施研究

构皮滩水电站高拱坝高235 m,混凝土标号较高,水化热大,早期混凝土温升较高。由于不可避免地要在高温季节浇筑大坝基础约束区混凝土,受外界环境温度影响显著,温度变化引起的混凝土变形受到基岩的约束会产生较大的温度应力,对坝体应力不利。针对以上不利情况,通过有限元仿真计算提出较为合理的混凝土温度控制措施。     

深覆盖层上面板堆石坝防渗墙应力变形分析

采用三维非线性有限元方法分析深覆盖层上面板堆石坝防渗墙应力变形特性,覆盖层和坝体材料的本构关系采用邓肯-张E-B模型,在防渗墙和覆盖层之间设置接触摩擦单元以模拟两者之间的相互作用。通过建立的有限元模型分析了坝体分期筑坝、坝体填筑速度以及防渗墙施工顺序对墙体应力变形特性的影响,同时探讨悬挂式防渗墙的应力变形特性。计算结果表明:坝体分期填筑对防渗墙的应力变形特性影响较小;较快的施工速度将引起坝体竣工期防渗墙较大的应力变形,其中拉应力达到3 MPa,顺河向变形达到15 cm;防渗墙靠后的施工顺序可以使运行期防渗墙拉应力减小2.42 MPa,顺河向变形减小达85%;悬挂式防渗墙贯入深度越小,其应力变形特性越趋于安全稳定。     

寒潮条件下碾压混凝土拱坝温度应力仿真研究

温度裂缝会影响混凝土坝的安全运行,而施工期遭遇寒潮是引起坝体表面裂缝的主要原因之一。为了研究寒潮对碾压混凝土拱坝温度和应力的影响以及坝体表面保温措施的保温效果,采用有限元法对有、无寒潮以及采取表面保温措施3种工况进行了仿真计算研究。结果表明:寒潮发生时,坝体内外最大温差为36.3℃,最大温度应力为2.14 MPa;采取表面保温措施后,最大温差降到25.8℃,最大温度应力减小到1.12 MPa。在坝体内部,温度和应力变幅均不大。寒潮影响的深度仅为0.8 m。可见,寒潮在坝体表层混凝土引起了较大的温降和温度应力,采取表面保温措施可以显著减小寒潮对坝体的影响。     

里石门拱坝坝体应力变化规律分析

本文根据里石门薄拱坝应力监测成果,分析了施工期、运行期坝体应力变化,得出施工期坝体应力大于运行期;坝体裂缝均产生在施工期和蓄水初期;坝体实测应力分布与设计计算成果有差异,最大拉应力出现在中层拱圈拱冠下游面;温度荷载是坝体的主要荷载,其中上下游面温度梯度及局部非线性温差对薄拱坝应力影响很大;拱座最大推力发生在夏季温升时等结论,并对下游面裂缝成因进行了分析。     

小湾拱坝运行期温度场反演与应力仿真分析

拱坝所处的运行环境复杂,受力状态复杂,其真实的工作状态往往与其设计状态存在一定的差异,因此开展基于坝体温度和变形监测资料,反演坝体与基岩材料参数,仿真坝体的应力状态的研究。通过有限元方法,基于小湾拱坝实测温度,拟合上下游坝面的温度边界条件,并对拱坝运行期温度场进行了仿真;基于变形监测资料,反演坝体和基岩弹性模量;基于反演得到的坝体温度场与材料弹性模量,对小湾拱坝进行应力仿真分析。研究表明:小湾拱坝下游面温度分布总体呈现出两侧坝段高于中间坝段的规律;运行期坝体混凝土的弹性模量相对于试验值约提高30%;在冬季时,上游坝面水位以上部分出现局部拉应力,下游坝面在坝基交界面附近由于应力集中出现局部拉应力,但不至于影响工程安全运行。     

三河口碾压混凝土大坝浇筑温度有限元分析

浇筑温度对施工期坝体混凝土的温度场和温度应力有直接影响,采用ANSYS有限元软件建立坝体混凝土三维有限元计算模型,结合三河口大坝工程浇筑进度计划,进行4—10月高温时段不同浇筑温度下坝体混凝土温度场分析,拟定了高温时段混凝土合理的浇筑温度及相应的通水冷却措施,并对该浇筑方案下坝体混凝土进行了温度场和温度应力分析,验证了浇筑温度及冷却方案的合理性。结果显示:拟定的混凝土浇筑温度及通水冷却措施能使施工期坝体混凝土的最高温度及温度应力满足相应的设计要求,坝体内部混凝土的温度应力水平总体不高,在大坝坝体的尖角处、上下游表面、孔口部位、长间歇部位出现了较大的温度应力,浇筑完成后应当采取适当的保护和降温措施。     

龙羊峡重力拱坝运行期变形与应力反演分析

基于龙羊峡重力拱坝实测数据,建立拱坝-地基有限元模型,进行了反演分析,确定了合理的温度分布函数的参数,以及坝体与基岩材料弹性模量。采用反演得到的有限元模型计算了龙羊峡重力拱坝运行期温度场分布及坝体变形与应力分布。结果表明,龙羊峡重力拱坝坝体中心温度常年几乎没有变化,坝面区域温度变化受外界影响较大;坝体混凝土弹性模量相比于设计试验值大,提升约25%;应力状态方面,坝体整体受压,冬季由于气温较低,坝面区域存在小范围拉应力区,拉应力水平较小,不影响工程安全运行。     

坝体结构及流变对高面板坝应力变形影响分析

高面板堆石坝在运行过程中面板容易出现挤压破损,坝体变形过大和变形长期不稳定是主要原因。影响堆石体和面板应力变形的因素较多,主要包括坝体堆石料分区和参数、面板分期及浇筑时机、坝体流变、垫层料表面的处理。基于实测变形反演堆石料本构参数和流变参数,运用反演得到的参数对面板堆石坝坝体和面板应力变形影响的因素进行敏感性分析,得出:提高下游次堆石的填筑标准,能有效减小高面板坝面板上部的顺坡向拉应力;面板分期能减小面板蓄水后的挠度,且最大挠度点往高高程偏移;坝体填筑完成后面板浇筑前预留的时间越长,大坝蓄水引起的变形越小。设置挤压边墙能有效减小面板中部的坝轴向应力和顺坡向应力,同时也能减小面板的挠度;面板最大挠度、坝轴向应力和顺坡向应力在坝体流变作用下逐步增大,并逐步趋于稳定。     

七里塘碾压混凝士拱坝温度应力仿真分析

利用有限元软件对七里塘碾压混凝土拱坝施工期的温度场和温度应力场进行了仿真分析.仿真过程中,通过竣工时温度等值线图和第一、三主应力图,拱冠梁温度包络图,坝体温度应力包络图以及不同高程的温度变化曲线,得出了温度场和温度应力场的变化规律.仿真结果表明:大坝浇筑施工过程中,坝体内最高温升不算太高,温度应力也没有超过允许值,设计是合理的;坝体与基岩接触的强约束区较小范围内出现较大应力.对减小局部较大应力的措施提出了建议.     

七里塘碾压混凝土拱坝温度应力仿真分析

利用有限元软件对七里塘碾压混凝土拱坝施工期的温度场和温度应力场进行了仿真分析。仿真过程中,通过竣工时温度等值线图和第一、三主应力图,拱冠梁温度包络图,坝体温度应力包络图以及不同高程的温度变化曲线,得出了温度场和温度应力场的变化规律。仿真结果表明：大坝浇筑施工过程中,坝体内最高温升不算太高,温度应力也没有超过允许值,设计是合理的;坝体与基岩接触的强约束区较小范围内出现较大应力。对减小局部较大应力的措施提出了建议。     

左右岸日照差异对高拱坝下游坝面温度应力的影响

参照二滩拱坝运行期的坝体温度原型观测资料,拟合了我国某在建高拱坝在考虑下游坝面左右岸日照差异时的坝面温度分布,分析了此情况下坝体的应力状态,与规范温度荷载作用下坝体的应力状态比较分析表明,考虑了下游坝面左右岸日照差异后,在温度较低一侧坝面所产生的温度应力明显大于按照规范温度计算得到的应力,这说明规范温度荷载有可能低估了下游坝面温度较低一侧的温度应力,在高拱坝设计中需要关注。     

老混凝土坝防渗加固施工中温度应力仿真分析

运用大型通用有限元分析软件ANSYS对某老混凝土重力坝防渗加固形成防渗心墙施工中的温度场及温度应力进行全过程的仿真分析.计算中考虑了水温、气温、坝体材料分区、坝体切槽、浇筑层尺寸以及混凝土发热率等因素的影响.得出了施工过程中温度场及温度应力的变化规律,新浇混凝土对坝体整体湿度场影响较小,但浇筑坝内的温度和应力都有一定变化,新老混凝土接触处应力发生较大变化,开挖、浇筑施工中温度作用不显著改变坝体整体应力状态,但温度荷载却为产生坝体应力的主要因素.     

改进的混凝土重力拱坝温度荷载分析

针对目前拱坝规范中温度荷载不能较好地考虑重力拱坝内部温度的非线性变化,由外界气温变化对混凝土内部温度影响的理论分析及坝体温度计测值的综合分析,对年变化温度荷载的计算进行了改进：仅对外界气温变化影响较显著的距坝体外表面10 m左右区域的混凝土温度进行等效,假设中间区域的温度无变化。这可一定程度考虑坝体内部温度的非线性变化。对某重力拱坝进行分析,得到的结论是：①采用本文提出的考虑坝内温度非线性变化的温度荷载方法计算的应力较规范计算的应力,在下游面拉应力有较大增长,而上游面压应力有所减小;②计算坝体的变形与规范法计算的变形较接近,但截面上的应力分布不同。     

风冷骨料技术在葛洲坝工程中的应用

一、概况水泥水化热作用使大坝混凝土产生较大的温度应力,如工程施工中不采取适当的温度控制措施,混凝土大坝块体将会产生裂缝,影响工程质量,甚至危害大坝安全。为此,近三、四十年来,各国在大型混凝土坝施工中,为保证质量,加快浇筑速度,已逐步发展成一套有效的温度控制技术措施:如减少水泥水化热量、坝体分缝分块、降低混凝土浇筑温度、以及坝体的后期冷却和坝面保护等。     

基于温度应力仿真的碾压混凝土拱坝诱导缝开裂分析研究

诱导缝作为碾压混凝土拱坝结构防裂措施,能否在坝体温度下降时率先开裂,以消散温度应力,是控制坝体温度裂缝的关键。应用大型有限元分析软件ANSYS,采用薄层实体接缝单元模拟诱导缝,考虑施工期至运行期全过程瞬态温度荷载,通过三维有限元温度应力仿真分析和诱导缝开裂情况分析对全部采用"诱导缝"分缝形式的某碾压混凝土拱坝进行可行性研究。结果表明:坝体高拉应力区设置的诱导缝,在做好缝端处理,消除诱导缝与地基接触部位应力集中的条件下,能够有效地释放坝体应力,保证坝体在温度荷载下的运行安全。仿真分析结果可为该碾压混凝土拱坝的温度控制、裂缝预测及其预防提供参考依据。     

中期导流对碾压混凝土重力坝温度应力影响分析

以大型有限元软件ANSYS为平台,考虑中期导流影响对某碾压混凝土坝进行仿真计算。根据仿真分析结果,中期导流对坝体温度应力影响由坝体表面至坝体内部逐渐减弱,主要影响范围为坝体表面5~10 m;整个导流过程中,坝体上游表面应力增大0.25 MPa左右。     

绿塘整体浇筑堆石混凝土拱坝施工期温度仿真研究

【目的】绿塘大坝是一座不分横缝、整体浇筑的堆石混凝土拱坝,旨在解决坝体分缝过多而带来的施工干扰大、速度慢以及堆石率低等问题。为深入探究这种新拱坝型式的温度场分布特征与应力变化规律,得到堆石混凝土坝体不分缝或少分缝的理论依据,【方法】基于实测资料开展有限元温度仿真计算,考虑上游防渗层及预制混凝土块模板、混凝土水化反应及弹性模量增长、徐变等,采用结构多场仿真与非线性分析软件SAPTIS模拟整体浇筑拱坝的分层拱圈浇筑全过程,并分析坝体温度场与应力分布规律。【结果】结果显示：绿塘大坝施工期的混凝土水化温升较低,约3～10℃,部分高温月份浇筑的混凝土温升后能达到38.6℃;施工期拱向拉应力普遍小于0.8 MPa,仅上游自密实混凝土防渗层的局部应力达到1.5 MPa,预制混凝土块模板起到辅助吸热和力学约束作用;横缝对拱坝上游面的应力改善较为明显。【结论】结果表明,堆石混凝土拱坝采用不分横缝、全断面整体上升浇筑的型式是可行的,但建议上游防渗层设置短缝和高温季节采取合适的温控措施,该坝型对促进快速筑坝技术发展具有重要意义。     

三峡大坝14号坝段坝体应力应变分析及预测

为了解三峡左岸大坝应力应变的工作性态及变化趋势,选择大坝的14号关键坝段对坝体的应力应变进行分析.分析表明,坝体应力应变在设计的混凝土标号的抗压、抗拉强度范围内,其分布及变化符合重力坝一般规律,工作性态正常;预测数学模型的定量分解结果认为,影响坝体垂直向应变的主要因素是坝体自重,其次是水位,时效及温度对坝体影响较小.水库蓄水抬高到155.5m,175 m时,预测坝体应力应变均在设计的混凝土标号的抗压、抗拉强度范围内,工作性态正常.