某碾压混凝土坝温度场与应力场分析

大体积混凝土在施工中容易产生温度裂缝,降低了混凝土的完整性,影响坝体的安全,因此对温度场和应力场的研究有重要意义。应用有限元软件的温度场和应力场仿真功能,采用二维有限元程序对碾压混凝土坝的温度场和应力场进行仿真计算,并对其结果进行分析,最终得出温度场与应力场随时间的变化规律。     

河口村水库泄洪洞进水塔温度应力仿真

采用有限元软件ANSYS模拟河口村水库泄洪洞进水塔的混凝土浇筑全过程。通过施加边界条件及温度约束,计算得到混凝土浇筑过程中的温度场和应力场,并分析底板、侧墙、胸墙、隔墙和边墙的应力场分布及其随时间变化的规律。结果表明:胸墙和边墙拉应力值较大,可能存在裂缝,在施工过程中应特别注意。可以采取对混凝土拌和材料进行预冷,通过合理养护控制混凝土内外温差,以及通水冷却、在混凝土内埋设水管等措施,进一步降低浇筑温度,提高其早期抗拉能力,降低水泥水化热引起的温升。     

不同养护时间对混凝土温度和应力的影响

针对混凝土表面养护问题,运用有限元分析软件,结合实例对比计算不同养护时间对某闸墩底板混凝土温度场、应力场的影响。结果表明:该工程混凝土养护时间为7 d时可以达到较好效果。选取合适的养护时间不仅可以降低其早期内外温差和表面温度应力,避免温度裂缝的出现,还可以节约成本,加快施工进度。     

混凝土早期热-力学模型及工程应用

考虑混凝土早期强度的本构关系,结合化学反应速率描述温度对混凝土绝热温升方程的影响,对大体积混凝土结构早期的温度场和应力场进行研究。温度场的求解基于等效时间的非线性热传导方程,应力场求解考虑混凝土初期徐变影响。结合苏州轨道交通地下车站工程实例,对大体积混凝土施工期和运行期温度场和应力场进行仿真计算。结果表明,夏季开始浇筑的车站主体结构必须采取适当的温控措施,以保证大体积混凝土不产生温度裂缝。     

高碾压重力坝在严寒地区施工的温度应力问题

以新疆某碾压混凝土重力坝为例,利用大型有限元分析软件ANSYS完成了碾压混凝土重力坝实体模型的建立及有限元离散,对大坝施工过程中温度场、应力场进行了仿真分析。指出严寒地区碾压混凝土坝施工越冬面对大坝建成后裂缝的产生有较大影响,在保温措施不到位的情况下尤为明显。     

龙滩碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝的渗透特性,考虑碾压混凝土层面渗流及其力学效应以及坝体应力状态对层面渗透性的影响,采用碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型及其有限元数值解法,对龙滩碾压混凝土重力坝进行了渗流场与应力场耦合分析,为工程设计提供了参考依据.     

彭水水电站弧形碾压混凝土重力坝施工期温度应力仿真分析

用三维瞬态有限元方法模拟碾压混凝土实际成层浇筑过程，仿真分析了彭水水电站碾压混凝土重力坝不同施工温控方案的坝体施工期温度场和应力场．通过仿真分析计算，得到了施工期基础约束区及非约束区内部的最高温度和最大温度应力发生部位及其出现时间，并且比较了不同的施工温控方案对混凝土早期最高温度及温度应力的影响，最后根据温度仿真结果建议了合理的浇筑方案和温控措施．     

白鹤滩水电站地下厂房蜗壳混凝土温控计算分析

选取高温季节和低温季节两种工况,对白鹤滩水电站地下厂房机组蜗壳混凝土的温度场和温度应力场进行三维有限元仿真计算分析。采取通水冷却温控措施以改善蜗壳混凝土的温度场和温度应力场,满足蜗壳混凝土温控防裂要求。分析了浇筑温度和空气温度对蜗壳混凝土温控防裂的影响。     

导流洞封堵体温控有限元仿真分析

该文通过对有限元分析软件ANSYS二次开发从而进行封堵体三维温度场及温度应力场仿真分析,根据实际工程模拟了混凝土浇筑的温升温降过程并计算得出混凝土的应力变化,计算结果为封堵体的施工提供参考。     

高强度混凝土渡槽夏季施工防裂措施研究

高强度混凝土渡槽结构承载能力高,但水化放热量也大,在夏季浇筑时混凝土温控防裂难度较大.采用非稳定温度场及应力场的有限元计算方法,对夏季施工的典型渡槽结构进行了施工过程的仿真计算.根据不同工况的温度场和应力场计算结果,分析了易裂部位的开裂原因,提出了相应的水管冷却和表面保温措施,可为类似高强度混凝土结构的设计和施工提供有...     

基于渗流场与应力场耦合分析的尾水渠施工期渗流场数值分析

本文通过建立尾水渠岩土体渗流的数学模型,结合电站尾水渠典型断面确定边界条件,利用伽辽金有限元方程进行数值计算,对尾水渠施工期渗流场进行模拟。得到以下几点结论：在渗流出溢处水力坡降超出允许水力坡降时,该处需采取工程措施,以免发生渗透破坏;基岩的水力坡降均小于允许水力坡降时,该处渗流是稳定的。     

渗流场对温度场的影响机理初探

渗流场对温度场的影响主要通过水流动时挟带热量的热对流作用.渗流速度不同,对流热传递热量的速度不同,温度场受影响程度也不同.该文对渗流温度耦合模型展开数值模拟,应用物理模型试验成果进行了对比验证,并着重分析了不同渗透系数下温度场的变化特征,求出渗流区热量传递的所占比重.     

基于温度场方程的基坑渗流场的模拟

基于渗流场方程和温度场方程相同的原理，利用有限元软件ADINA中的温度场来模拟基坑工程中的渗流场，分析了渗流场的渗流规律和防渗墙在不同嵌入深度情况下的水力坡度和渗流量的变化情况，讨论了防渗墙不同渗透系数情况下的最大水力坡度的变化规律，得到了水力坡度和渗流量随防渗墙嵌入深度增大而减小的规律以及防渗墙的渗透系数与最大水力坡度呈线性递减的关系，指出地下连续墙的角点和基坑边缘溢出点是整个基坑中最易发生渗透破坏的部位，为基坑的设计和施工提供理论指导。     

定常有涡管流的速度场和涡量场

在试验研究的基础上，论述了有涡管流的产生条件及速度场和涡量场特性，给出了典型的流速分布并绘制了涡线。     

坝址温度场与变物性渗流场全耦合分析

如果仅考虑流体性质受温度的影响，可得多孔介质渗透系数与温度之间存在线性关系，利用相关数据，计算得知渗流场对温度较为敏感。从温度变化引起水的密度和粘度的变化来考虑温度场对渗流场的影响，建立了温度场和变物性渗流场的瞬态全耦合数学模型，并初步探讨了这种全耦合模型的求解思路。采用FEMLAB软件，在原有模型的基础上做了二次开发，从而实现了该全耦合问题的有限元求解。结合工程实例，对所建的坝址温度场与变物性渗流场全耦合模型做了数值验证。计算结果表明，全耦合模型在求解问题时，坝址区温度升高，渗流流速普遍降低；温度场变动比较小，而渗流场变动相对大一些。     

不规则实体堰坝流场及应力场耦合分析

针对现有堰坝稳定计算方法存在模型概化简单,无法准确反映不规则堰坝的流场及应力分布的问题,基于有限元软件ANSYS Workbench,通过引入气液两相流来求解堰坝的表面流场和水压力,将流场计算结果耦合到结构力学分析中实现某不规则实体堰坝的应力及变形分析。计算结果表明,设计洪水位和常水位工况下堰坝压应力均满足地基承载力要求,且堰体内部未出现拉应力;堰坝整体变形分布合理,能很好地反映堰体与基础非连续性的变形情况。该方法可有效地解决堰坝三维形态复杂及表面压力分布不均所带来稳定分析困难,可为堰坝设计提供依据。     

土石坝非稳定渗流场和应力场耦合分析方法

开展饱和／非饱和土的非稳定渗流场和应力场的耦合分析方法研究,考虑土石坝施工过程的初次蓄水变形、运行期考虑降雨和库水位升降导致的坝体变形对坝体安全的影响,对科学客观地评价坝体安全性具有重要意义。在对分析对象做出合理假定的基础上,推导了非稳定渗流场和应力场耦合的等价积分方程,对其进行了空间域和时间域的有限单元离散,并用Fortran90编制了相应的求解该耦合问题的非线性有限元程序。对一土柱非饱和固结问题的计算分析和一均质坝考虑施工过程和蓄水过程的应力应变计算分析表明,提出的针对土石坝的非稳定渗流场和应力场耦合分析方法是合理的,可以应用于实际工程。     

基于Lu 模型的浅部地温场与渗流场耦合研究

在浅埋地质体中开展温度示踪地下水运移或渗流热监测等技术研究时,浅部地温场是其背景温度场,热量运移过程涉及非饱和带。非饱和带的导热系数受含水量控制,为提高浅部地温场仿真模型的精度,采用Lu模型来表示导热系数与饱和度的定量关系,据此建立了考虑参数非均质性的饱和-非饱和渗流场与周期性地温场的耦合模型。通过修改COMSOL Multiphysics软件的相关模块,实现了双场耦合模型的有限元求解。数值算例的计算结果表明,非饱和带的水分分布及导热性能在垂向上是非线性变化的,地表附近岩土体的饱和度较低,其热导性能较差,地表的温度波动特征在向下传递过程中受到阻滞。与常用的热参数计算方法进行比较分析,认为常用的体积平均模型不能有效评价低含水量非饱和介质的热传递特性,计算时会引入一定的误差,而指数模型与Lu模型的计算结果较为接近。     

碾压混凝土拱坝三维温度场和应力场仿真计算

将多个薄层单元按一定的规则在适当的时候合并成一个单元,并对混凝土的物理性质和计算结果进行恰当的处理,用这种复合并层单元计算方法对碾压混凝土拱坝进行三维有限元仿真分析,可大量减少单元数目,大幅度地提高计算效率,而且可在保证精度的情况下最大限度地模拟施工过程.计算结果表明,因中小型碾压混凝土拱坝浇筑量较小,若在一个低温季节快速施工完毕,对降低混凝土的温度峰值和温度应力,简化温控措施极为有利.     

基于COMSOL Multiphysics的重力坝渗流场与应力场耦合分析

借助COMSOL Multiphysics软件强大建模与计算功能,建立混凝土重力坝断面二维渗流场与应力场耦合模型,选择结构力学模块和描述流体流动的Richards方程模块,利用出渗面混合边界求解方法确定渗流自由面,以此研究正常蓄水情况下渗流场和应力场耦合作用的影响,并与不考虑耦合作用进行对比。结果表明:(1)考虑与不考虑耦合作用时的渗流场、应力场与位移场分布规律基本一致,但耦合作用对混凝土重力坝渗流场、应力场与位移有较明显的影响;(2)耦合作用使坝体浸润线位置稍微偏低,渗流场等势线偏向下游,坝基扬压力变大;(3)耦合作用使坝体总体应力增加,坝体上游拉应力与下游压应力增大,坝踵处的应力集中加剧。研究成果对混凝土重力坝设计具有参考价值。