通水冷却对隧洞衬砌温度应力的影响

以白鹤滩水电站泄洪洞为研究对象,运用三维有限单元法模拟龙落尾段衬砌混凝土的施工过程和通水冷却措施,通过比较衬砌底板代表点的最高温度、最大内表温差、最大拉应力以及最小抗裂安全系数,分析通水冷却各因素对泄洪洞衬砌混凝土温度和温度应力的影响。结果表明:通水冷却能够有效降低衬砌混凝土最高温度、最大内表温差和最大拉应力,提高衬砌混凝土的抗裂安全性;冷却水温、通水时间、通水流量、水管间距等因素中,水管间距对衬砌混凝土温度和温度应力的影响最为显著。     

泵站施工期温控防裂敏感性分析研究

以化子闸泵站工程为例,考虑冷却水温度、通水流量、水管间距、混凝土浇筑温度、保温层厚度以及后浇带宽度等因素,利用三维有限元计算程序,对泵站施工期的混凝土温度与应力进行数值模拟。结果表明,改变水管间距对混凝土冷却效果的影响较为明显;设置后浇带对温度应力有较大的释放;水管通水水温、混凝土浇筑温度与产生的拉应力呈现线性增长。水管通水流量超过一定值时泵站冷却效果不佳。保温措施能有效避免低温季节浇筑早期产生的表面裂缝。同时,选取优化温控方案对化子闸泵站施工期温度、应力场进行了仿真分析。结果表明:温控措施优选合理,泵站内外温差、早期表面拉应力及后期内部拉应力均处于安全可靠范围,可为泵站工程安全运行提供参考依据。     

碾压混凝土重力坝通水冷却温控效果研究

对碾压混凝土坝采取合理可行的温控措施,对于降低温控费用和防止温度裂缝尤为重要。以某碾压混凝土重力坝为例,采用三维有限元浮动网格法模拟大坝施工进度安排,考虑混凝土弹性模量和水化热温升随龄期变化、通水冷却时长、通水温度等因素,对该碾压混凝土重力坝进行温控仿真研究,分析了通水冷却效果和坝体温度、应力变化规律。结果表明:通水时间为20 d,冷却水温从20℃降低到15℃时,可使各区最高温度降低0. 6~0. 7℃,最大温度应力降低0.08~0. 13 MPa。冷却水温为20℃,通水时间从15 d增加到20 d,可使各区最高温度降低1. 0℃,最大温度应力降低0. 11~0. 15 MPa。控制混凝土浇筑温度为25℃,采取通水温度20℃、通水时长20 d、全坝段通水冷却温控措施,坝体最高温度和最大应力均满足控制标准。研究成果为该碾压混凝土重力坝的通水冷却温控设计和施工管理提供了重要依据,对类似工程的温控设计具有参考意义。     

厚壁衬砌混凝土温度应力仿真分析

隧洞衬砌混凝土厚度相对较小,洞内环境气温稳定、变幅不大,一般认为由温度应力导致衬砌结构开裂的可能性较小,因此采取温控措施的重要性常被忽视。针对衬砌混凝土的裂缝预防问题,以河口村水库泄洪洞厚壁衬砌工程为例,采用三维有限元方法,分析浇筑方式、浇筑温度等因素对衬砌混凝土温度应力的影响。结果表明,降低浇筑温度、采取通水冷却及表面保护措施可以达到温控防裂的目的,衬砌厚度越大,越应对衬砌混凝土温控引起重视。     

糯扎渡水电站泄洪洞混凝土温控施工工艺

糯扎渡水电站泄洪洞前期混凝土浇筑发生贯穿性温度裂缝后,通过采用中热水泥取代硅酸盐水泥、优化混凝土配合比和“差异化”通水冷却等措施,即在混凝土升温过程中产生压应力的时段,通大流量低温水,以加快混凝土降温速度,尽可能降低混凝土温度峰值;在混凝土温度峰值过后的降温阶段,为防止通水降温与表面自然降温叠加导致降温过快,而使混凝土产生开裂,严格控制降温速率,适度提高水温和降低流量,使后期浇筑的右岸泄洪洞抗冲耐磨混凝土未产生裂缝。其具体做法可供同类工程参考。     

导流洞进口段温控设计及应力特征分析

本文以某大型电站导流洞工程依托,从热力学理论出发进行瞬态分析,通过相关参数拟合,运用ANSYS平台进行三维有限元数值分析。对其导流洞进口段大体积混凝土浇筑的温控方案全过程进行比选分析。计算结果表明:采取合理的通水冷却方案,能有降低浇筑混凝土温度极值。降低浇筑温度有利于温度极值、应力极值的降低,并能改变极值出现时间。越冬期加强保温措施对温度应力的控制有利。混凝土浇筑体内部应力对通水冷却较为敏感,外侧边墙应力对加强保温措施较为敏感。     

导流洞衬砌混凝土低温季节浇筑温控方案优选

乌东德水电站导流洞断面尺寸大,衬砌混凝土抗裂安全性要求高,低温季节浇筑施工难度较大,为了研究乌东德导流洞低温季节浇筑的温控防裂问题,采用三维有限元法模拟衬砌混凝土的施工过程和温控措施,针对1.2 m衬砌厚度的断面,综合考虑分缝长度、浇筑温度、通水水温、是否保温四个方面进行数值分析。经过全面对比分析各种温控方案下衬砌混凝土中间断面代表点的温度应力历时曲线,得出如下结论:在低温季节施工过程中,衬砌混凝土仓段的分缝长度应为6~9 m,必须采用有效的保温措施。     

三洋港水闸底板水管冷却温控措施优化研究

混凝土初期通水冷却可以起到削峰控温作用,但可能造成水管附近混凝土开裂。本文结合三洋港闸底板通水冷却措施,应用冷却水管有限元直接算法,通过调节通水流量、温度及时间,分析闸底板混凝土温度场和应力场的变化趋势。结果表明:通水流量越大、通水水温越低及通水时间越长均使冷却效果越好。建议可以通过减小冷却水温与混凝土温差,延长通水时间来降低混凝土温度峰值,同时这也可以避免水管附近混凝土产生裂缝。     

溢洪道控制段温度应力三维仿真分析——以卡洛特水电站为例

巴基斯坦卡洛特水电站溢洪道控制段混凝土体积较大、孔洞较多、结构受力复杂,极易产生温度应力,导致混凝土开裂,影响结构的整体受力及结构安全。为此现场制定出了包括控制浇筑温度、通水冷却等温控措施。通过对溢洪道控制段在拟定温控措施条件下施工期温度和温度应力场的三维仿真数值模拟,得到了各部位内部最高温度及最大拉应力,验证了拟定温控措施的效果。计算结果也对实际混凝土浇筑提供了指导。     

隧洞混凝土浇筑斜洞液压自行式钢模台车施工设备研发

溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾隧洞的边墙混凝土衬砌利用现有钢模台车、电动提升机、可逆胶带输送机三方面创新技术,设计合成“液压自行式钢模台车”。通过对泄洪洞龙落尾混凝土浇筑的技术分析与研究,成功研发了隧洞边墙混凝土浇筑施工新型的施工器械———液压自行式钢模台车,总结出新的技术特点并开创新的施工工艺。     

溪洛渡水电站泄洪洞C9060抗冲耐磨硅粉混凝土施工技术

溪洛渡水电站泄洪消能具有水头高、泄量大、河谷狭窄的特点,泄洪功率近100 000 MW。泄洪消能建筑物由"坝身7个表孔+8个深孔,坝后设水垫塘;左右岸各布置2条有压接无压洞内龙落尾泄洪隧洞"组成。其中泄洪洞长1.3～1.8 km,龙落尾段最大流速为50 m/s,单洞的最高泄流能力为4 162 m3/s。泄洪洞大流量、高流速的特点,必然对混凝土浇筑的施工质量以及温度控制有高标准的要求。溪洛渡水电站左岸泄洪洞龙落尾为C9060抗冲耐磨硅粉混凝土衬砌,在边墙浇筑阶段,通过采取一系列技术质量措施,混凝土的施工质量取得了良好的效果。     

大化扩建工程厂房温度场及温度应力仿真分析

对大化水电站扩建工程圆筒式地面厂房施工期的温度场及温度应力进行了全过程三维有限元仿真分析,得到厂房温度场及温度应力变化的一般规律,提出了可行的温控防裂措施。仿真结果表明,应减少通水冷却区顶部通水时间,或降低通水冷却区上部混凝土的浇筑温度,以减小上下层温差;对于冬季浇筑的混凝土应加强表面保温工作,以减小内外温差。仿真结果对地面厂房混凝土的温控防裂设计有参考价值。     

三板溪泄洪洞衬砌混凝土裂缝发生与发展过程

以三板溪水电站泄洪洞为研究对象,采用三维有限元法对施工过程进行仿真,通过对边墙温度场、温度应力分布规律和变化发展规律进行分析,认识到其衬砌混凝土裂缝多而杂乱。夏季施工裂缝发生与发展过程为边墙施工横缝在3 d左右张开;7 d左右,边墙的左、右下角和左上角三处均可能产生裂缝;7～28 d则主要是裂缝扩展和加深;至冬季,中央部位裂缝可能进一步扩展和加深成贯穿裂缝。夏季施工时,必须采取有效的温控措施,以防止裂缝的发生、发展。     

泄洪洞混凝土衬砌温控方案研究

为寻求衬砌混凝土的有效温控防裂措施,结合某泄洪洞混凝土衬砌实际情况,在考虑了混凝土热力学参数随龄期变化、混凝土实际浇筑过程对温度应力影响的基础上,设计不同的温控方案,利用大型有限元软件对泄洪洞衬砌混凝土温度场、温度应力场进行了三维仿真计算.结果表明:衬砌混凝土浇筑完后第2天达到最高温度,第3天表面出现较大的拉应力,混凝...     

金沙江溪洛渡水电站拱坝坝体通水冷却施工技术

坝体混凝土通水冷却是特高拱坝温控防裂的关键技术之一.溪洛渡水电站混凝土双曲拱坝通水冷却采用了小温差、早冷却、缓慢冷却、连续通水方式,截至2011年4月,拱坝已经浇筑混凝土约270万m3,其中自2010年1月至2011年4月浇筑混凝土约240万m3,接缝灌浆灌注8个灌区,未发现温度裂缝.本文阶段性总结了该工程通水冷却的施...     

碾压混凝土拱坝裂缝成因与防裂措施分析

以某碾压混凝土拱坝为例,利用Abaqus有限元软件和Fortran编程相结合的方法建立了有限元模型,对拱坝在不同工况下的温度场和应力场进行了模拟计算,分析坝体裂缝产生的原因及防裂措施。结果表明:及时通水冷却可以大大降低混凝土内部温度,从而在很大程度上降低混凝土拉应力,有效控制裂缝的产生;当通水流量达到一定值后,若再加大通水流量,则不能显著降低混凝土温度。为避免混凝土产生表面裂缝,应采取降低混凝土出机口及入仓温度、对仓面进行保温及喷雾、加快混凝土散热等温控措施。     

石门坎水电站混凝土双曲拱坝坝体通水冷却措施

论述石门坎水电站拱坝坝体通水冷却措施。拱坝温控包括混凝土内部温度控制、坝体表面保温及坝体通水冷却。而坝体通水冷却对坝体混凝土应力影响较大。只有通过控制不同时期坝体通水温度和通水量,逐渐释放坝体混凝土热量,才能科学控制坝体混凝土应力,防止拱坝坝体产生裂缝。     

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。     

巴基斯坦卡洛特水电站地面厂房温度应力三维仿真分析

巴基斯坦卡洛特水电站地面厂房下部混凝土体积大、受到地基及边坡约束、结构受力复杂,极易产生温度应力导致混凝土开裂,影响结构的整体受力及结构安全。施工现场制定了包括控制浇筑温度、通水冷却、表面保温等温控措施。在拟定温控措施条件下,通过对地面厂房施工期温度和温度应力场的三维仿真数值模拟,得到了各部位内部最高温度、最大拉应力等结果,验证了拟定温控措施的效果,为实际施工中的混凝土温度控制提供了指导。     

乌东德水电站泄洪洞混凝土温控防裂施工技术

乌东德水电站泄洪洞作为高速水流的水工隧洞,如果在施工期产生危害性裂缝,泄洪洞过流面在长期受到高速水流冲刷情况下,有可能在裂缝周边发生空蚀破坏,进而影响结构整体安全。泄洪洞工程作为乌东德水电站泄洪设施中关键一环,其结构整体安全性、耐久性尤为重要,混凝土防裂是施工质量控制的重点,必须采取科学合理的措施减少混凝土裂缝的出现。通过对乌东德水电站泄洪洞混凝土温控施工技术控制重点、难点进行研究,从原材料优化、配合比优化、混凝土内部冷却通水、合理分块、降低浇筑温度、建立联动机制、加强人员责任心等技术与管理两方面采取措施,混凝土温控防裂取得了显著效果。