考虑施工期至运行期全过程温度荷载作用的高碾压混凝土拱坝结构分缝研究

在碾压混凝土拱坝设计中，选择合理的分缝方案是改善坝体应力分布、保证大坝安全的关键技术问题。本文对万家口子碾压混凝土拱坝，根据碾压混凝土坝的实际成层浇筑过程和施工期的温度作用，通过三维有限元数值仿真计算，对设置8缝、10缝和不设缝情况下的坝体应力和位移分布规律进行分析和比较，并探讨了诱导缝的作用以及设置诱导缝的利弊。最后，确定了8缝方案为最优方案。计算结果表明，对坝体设置诱导缝可以有效的释放坝体应力。但坝体分缝条数不宜过多。     

碾压混凝土重力坝的温度应力与温度控制

系统地研究了碾压混凝土重力坝的温度应力与温度控制问题。碾压混凝土的抗裂能力低于常规混凝土，碾压混凝土重力坝内部降温很慢，其有利的一面是，内部降温结束时，坝体早已竣工，自重和水压力的作用可使坝体内部的拉应力显著降低；其不利的一面是，内外温差较大，冬季在坝体上下游表面会产生较大的拉应力，可能引起水平或铅直裂缝．由于通仓浇筑，上下层温差在碾压混凝土重力坝内可能引起较大的拉应力，冬季孔口内的水温或气温通常远低于实体重力坝的稳定温度，坝内孔口在坝体内部可能引起较大的拉应力．文中给出了三峡碾压混凝土重力坝的温度应力计算结果．     

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。     

某水电站溢流坝段温控计算研究

采用碾压混凝土坝温度场和温度应力仿真计算程序RCTS,针对某碾压混凝土重力坝的结构设计和布置特点,数值仿真模拟大坝混凝土具体的施工分层浇筑过程、立模拆模过程、养护过程、环境气候变化、人工降温和保温措施、施工期度汛过程、水库蓄水过程以及混凝土材料热学和力学性质随时间变化等因素。计算分析了溢流坝的不同施工方案、施工期和运行期的坝体温度场和温度应力分布规律,提出了能满足混凝土重力坝设计规范要求的推荐施工方案,为碾压混凝土重力坝的结构设计和施工方案选择提供参考依据。     

碾压混凝土重力坝人工短缝效果研究

文章介绍碾压混凝土重力坝设置人工短缝,对坝体上下面不同部位的左右岸方向温度应力的影响研究成果。切缝方式为:从坝的上游面顺水流方向切缝4.5 m,下游面切缝3 m,缝在大坝的高程方向是贯通的。计算时考虑的工况为运行期蓄水与施工期不蓄水两种方案,计算了切缝与不切缝的不同部位的温度应力,其成果可为切缝设计提供理论依据。     

沙沱碾压混凝土坝施工期温度应力仿真分析

结合沙沱碾压混凝土重力坝的工程实际情况,利用ANSYS软件及其二次开发技术,对该坝的典型坝段进行仿真分析研究。结合实测资料,对该坝段进行全过程温度应力仿真计算。分析了施工期温度及温度应力随时间变化情况以及某时刻在坝体的分布情况,总结了其变化规律。结合沙沱碾压混凝土重力坝埋设温度计的实测温度,将计算结果与实测温度进行了比较,表明有限元计算结果与实际情况相符,保证了仿真分析的准确性。计算表明,沙沱碾压混凝土重力坝施工期温度应力状况总体情况良好,但应特别注意高温季节碾压混凝土的温控工作。沙沱碾压混凝土坝的温度应力仿真分析工作为确立施工期的温控措施,避免产生温度裂缝提供了参考。     

某碾压混凝土重力坝施工温控措施研究

在碾压混凝土坝施工和运行期间防止裂缝的产生是需要考虑和控制的重要问题,对具体温控措施进行研究可为以后提供重要的技术指导。以某碾压混凝土重力坝工程为例,利用大型有限元软件ANSYS进行建模,采用三维有限元浮动网格法模拟碾压混凝土坝的施工过程,根据工程施工进度和碾压混凝土的热力学参数,针对浇筑温度、通水冷却措施,初拟了3个温控方案,对各个方案的温度场和应力场进行计算分析。结果表明:高温季节进行混凝土浇筑对坝体温度和应力影响较大,极容易造成裂缝;通过控制浇筑温度和通水冷却措施,坝体最高温度得到了有效的降低,最大应力基本满足碾压混凝土坝容许应力要求。此研究成果可为类似工程的温控设计提供参考。     

高碾压混凝土重力坝防渗结构型式研究

以龙滩高碾压混凝土重力坝为依托,分别对该坝上游面采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合防渗结构方案,以及另再增加坝底部半截高钢筋混凝土面板组合防渗结构方案或增加坝底部半截高完全不透水的不锈钢钢面板组合防渗结构方案等的防渗效果进行了分析研究;同时研究了坝体和坝基的主要渗流特性和排水幕的渗控作用。研究发现变态混凝土和二级配碾压混凝土的组合防渗结构型式可行,优势明显,能满足大坝渗控要求,但其中也可能存在某些问题,需采用若干相应的工程辅助措施加以解决。     

某碾压混凝土拱坝诱导缝应力与开裂研究

以四川木里河某水电枢纽工程为研究对象,对其碾压混凝土拱坝诱导缝应力及开裂进行研究。利用ANSYS建立三维有限元应力模型,计算得到坝体及诱导缝应力。根据双K断裂准则和混凝土虚拟裂缝理论,从断裂力学角度,利用无限大板穿透裂缝模型和无限大体深埋椭圆模型,计算出诱导缝的等效强度。计算结果表明,设置诱导缝减小了诱导缝附近坝面的温度应力,使坝体两侧的诱导缝受拉裂破坏对称,其拉裂破坏都发生在大坝浇筑完成后的冬季降温期。     

200m级RCC重力坝优选渗控设计方案研究

寻求合适的渗控措施以解决坝的渗流问题是高碾压混凝土坝技术发展的关键。以光照水电站200米级RCC重力坝为依托,利用节点虚流量全域迭代法和改进的排水孔模拟技术,对该坝上游面拟采用变态混凝土与二级配碾压混凝上组合防渗结构方案防渗效果进行了分析;研究了坝体可能出现的裂缝和排水孔幕的渗控作用。研究表明:该防渗型式可行,优势明显,能满足200米级RCC重力坝渗控要求,综合分析后提出了优选方案。     

碾压混凝土拱坝分缝防裂设计关键问题研究

在实际工程中,很多碾压混凝土(RCC)拱坝并未张开甚至在未设缝位置出现裂缝,诱导缝实际诱导开裂作用并未达到设计预期,甚至还带来一些附加效应。归结未张开原因,以诱导缝布置不当影响最大。由于RCC拱坝温度应力具有复杂性、多变性、动态性等特点,拱坝防裂设计特别是诱导缝布置方面必须真实反映坝体从施工期到运行期全过程的工作性态。实际工程应用成果表明:RCC拱坝诱导缝及横缝采用带开-闭迭代功能的接触单元模拟,破坏准则采用等效强度理论,基于整坝全过程仿真分析技术开展诱导缝防裂设计,是行之有效的方法;根据仿真结果进行坝体分缝布置、缝面结构型式等研究,可使诱导缝按设计要求张开,起到释放温降引起的拉应力的作用,保证坝体混凝土的施工质量。     

通仓浇筑常态混凝土和碾压混凝土重力坝的劈头裂缝和底孔超冷问题

不少重力坝在上游面产生了几十米深的严重劈头裂缝，首次指出这与通仓浇筑有密切关系，由于坝内没有纵缝，因而没有接缝灌浆前的二期水管冷却，水库蓄水时，坝内温度仍然很高，而水温较低，产生了较大的内外温差，使得在施工过程中上游面已出现的表面裂缝扩展成为深层劈头裂缝。目前，碾压混凝土重力坝的高度不大，似乎还没有报导过严重劈头裂缝，但碾压混凝土重力坝也是通仓浇筑的，没有二期水管冷却，今后随着坝高的增加，对碾压混凝土重力坝产生劈头裂缝的问题也应给予重视．对于通仓浇筑的常态混凝土重力坝和碾压混凝土重力坝，由于基础约束区域扩大，底孔超冷可能产生巨大的温度应力，并引起严重裂缝．为了防止裂缝，需要采取严格的温度控制措施．针对三峡大坝通仓浇筑方案，进行了详细的计算分析，计算结果证实了上述判断．     

碾压混凝土重力坝度汛缺口温控分析

鉴于混凝土坝通常采用预留缺口方式进行施工期度汛,缺口部位在水流冷击作用下会产生较大的温度应力,而碾压混凝土坝,由于材料以及施工工艺的独特性,缺口部位应力状况更加不利,有很大开裂风险,为此以澜沧江某碾压混凝土重力坝为例,进行度汛缺口部位仿真分析,结果表明:度汛缺口附近温度应力较大,汛期过水十分不利;增加有效温控措施后,缺口应力状况获得明显改善,可保证度汛期间缺口部位的防裂安全。     

碾压混凝土拱坝温控计算研究

依据碾压混凝土拱坝的结构特点和材料特性,应用大型通用有限元软件ANSYS,数值仿真模拟某碾压混凝土拱坝具体的分层浇筑施工、冷却水管通水冷却降温、诱导缝布置、水库蓄水、施工期度汛过程以及混凝土材料热学和力学特性随时间变化等因素,对施工期和运行期的坝体温度场和温度应力场的影响,提出了能满足设计规范要求的推荐施工方案,为碾压混凝土拱坝设计和施工的温控提供了参考依据。     

高碾压混凝土拱坝中的构造缝问题研究

为了控制施工期温降引起的坝体裂缝，国内外已建成的几座碾压混凝土拱坝普遍设置了诱导缝。我国在国家“八五”科技攻关过程中深入研究了诱导缝的作用和合理布置问题，提出了诱导缝等效强度计算模型和断裂判别式以及有效作用范围估计方法，为诱导缝设计提供了理论依据，并对高碾压混凝土拱坝设置少量横缝的作用和适用条件提出了依据。     

结构缝对高碾压混凝土拱坝地震破坏机理影响的试验研究

为探究结构缝的存在对碾压混凝土拱坝地震破坏机理的影响,在地震模拟系统上进行了拱坝模型动力破坏试验。模型的建立基于弹性力-重力准则,不考虑库水以及坝体-地基相互作用。采用一种新型压电传感器测量模型内部的动态应力,并主动监测模型内部微裂纹的发生和发展过程。横缝的模拟考虑了键槽的影响,诱导缝的模拟基于断裂力学理论。选择模型基频对应的谐波逐级加载来研究拱坝在地震动超载作用下的反应。试验表明,拱坝顶拱的端部与拱冠的破坏均较严重,试验中横缝与诱导缝的先后张开分别释放了拱向端部应力与冠部应力,从而引导了裂纹开裂方向,减轻坝体破坏。通过实际震害与物理模拟的对比验证了试验结果的可靠性,显示本文的物理模拟技术有助于研究结构缝对拱坝地震破坏机理和最终失效模式的影响,可为碾压混凝土拱坝的抗震设计提供科学依据。     

高RCC拱坝施工期温控决策支持平台研究

混凝土高坝开裂是普遍存在的现象,国内外许多混凝土坝都因施工裂缝而被迫停工处理。混凝土高坝的浇筑施工过程受到自然环境、结构形式、温控、资源等多种因素的影响,如何综合考虑这些影响因素制定切实可行的大坝浇筑施工计划,并在施工过程中加强对混凝土温度和应力的实时监控和科学管理十分必要。混凝土高坝施工过程决策支持系统的研究开发,能够为水电大坝的建设和安全提供先进的管理路径,具有巨大的潜在效益。以立洲水电站工程为依托,研发了高RCC拱坝施工期温控决策支持平台,实现了碾压参数、温控信息、监测数据和仿真成果等数据信息的高效管理,大坝温控防裂效果和趋势的实时监控和预测预警,以及专家远程会商决策支持,对促进高RCC拱坝施工温控决策支持科学化水平和确保施工质量具有重要意义。     

碾压混凝土拱坝的发展

简述碾压混凝土材料的温度特性、变形特性和强度特性 ;介绍国内外碾压混凝土拱坝在结构设计方面的工程实践经验 .根据几座碾压混凝土拱坝温度场、应力场仿真分析的成果 ,分析碾压混凝土拱坝在温度控制方面面临的一些问题 ,讨论碾压混凝土拱坝在施工工艺上存在的某些局限性 .最后从材料性质、结构设计、施工措施等方面探讨碾压混凝土拱坝的发展趋势 .