混凝土坝复合式永久保温板的仿真分析

混凝土坝裂缝是长期困扰水利界的问题,针对目前抗裂措施的不足,朱伯芳院士提出采用永久保温板。为了了解此种保温措施的效果,以小湾拱坝为实例,采用有限元分析软件adina对永久保温板的性能进行了较全面的分析。结果表明:坝体加保温层后,混凝土表面温度及内外温差均较大地降低,从而大幅度地降低了混凝土的温度应力,很好的防止了混凝土的温度裂缝。     

论混凝土坝抗裂安全系数

目前混凝土坝抗裂安全系数偏低导致实际工程中出现大量裂缝。影响坝的安全性和耐久性，笔者建议适当提高抗裂安全系数。对于混凝土极限拉伸和抗拉强度的两个抗裂计算公式进行了深入的分析，在此基础上提出了一套完整的决定抗裂安全系数的理论和方法。使得混凝土坝抗裂安全系数的决定趋于科学化。建议今后逐步由式（2）进行抗裂计算。     

复杂气候条件下混凝土坝施工温度控制技术

地处北纬高寒地区的混凝土坝,施工过程需经受高温、严寒、干燥、蒸发量大等复杂气候的影响,因此温度控制要求高、难度大。对某高寒地区混凝土坝的温度应力控制计算方法、抗裂安全系数及温度控制标准确定、温度控制综合措施应用、早期与后期混凝土表面养护和保护等进行了研究。结果表明,混凝土坝施工最高温度和最大温差符合温控设计要求,仅在局部出现少量表面裂缝,未发现危害性较大的贯穿性裂缝。     

当前混凝土坝建设中的几个问题

本文就混凝土坝建设中的几个问题进行讨论,指出大坝安全是混凝土高坝的关键问题,分析了混凝土坝的破坏条件和安全系数的取值。指出由于样本太少,可靠度理论应用于混凝土坝设计无实际意义。指出了拱梁分载法的固有缺点,包括计算基础变形的Vogt系数过于粗糙,不能计算库水影响及施工过程的影响等。提出了改进混凝土坝安全评估的方法,对于一般的拱坝和重力坝,可采用有限元等效应力法,对于重要工程应进行全坝全过程有限元仿真分析。建议研究混凝土长期持荷强度和混凝土振捣密实度无损检测方法。指出通过全面温控、长期保温,可结束“无坝不裂"的历史。     

加强混凝土坝面保护尽快结束"无坝不裂"的历史

混凝土坝裂缝绝大多数是表面裂缝,但其中一部分可能发展为深层裂缝甚至贯穿裂缝,表面保护是防止混凝土坝裂缝的重要措施。通过给出的表面放热系数计算公式,计算分析了表面保温效果,指出混凝土表面养护和保温28d的时间太短,建议在坝体上下游表面采用聚苯乙烯泡沫塑料板长期保温,水平层面和坝块侧面用聚乙烯泡沫塑料板保温。这套措施,保温效果好,保护时间长,兼有保湿功能,施工方便,价格低廉,同时要做好基础混凝土温度控制,有可能很快结束“无坝不裂“的筑坝历史。     

混凝土坝温控防裂要点的探讨

本文提出了特高拱坝和碾压混凝土重力坝的温控要点:特高拱坝除按规范要求严格控制基础温差外,更要树立温度梯度控制的理念,按照"小温差、慢冷却、全过程保护"的要求减小上下层温差和内外温差;碾压混凝土重力坝在做好表面保护的前提下可适当放宽对基础温差的控制要求。按照信息采集与传输、信息管理、仿真分析、预警预报、自动控制等五个环节建立混凝土坝防裂智能监控系统,对混凝土坝温控施工全过程进行监控,为温控防裂施工的"可知、可控"提供技术手段,是未来施工管理的一个发展方向。     

江垭碾压混凝土坝温度控制设计

江垭大坝为全断面碾压混凝土大坝，最大坝高131m，最大底宽107m，采用薄层平仓碾压施工工艺。按现行《碾压混凝土坝设计导则》，根据碾压混凝土坝的特点，提出了江垭碾压混凝土抗裂、基础允许基差、上下层温差、内外温差等控制标准，采取坝体最高温度与表面保护相结合的综合控制方法，并针对应力分析成果和控制标准，提出了相应的温控措施。     

建设高质量永不裂缝拱坝的可行性及实现策略

拱坝的真实应力状态是很复杂的，与设计计算的应力状态有相当的差别，差别太大就可能引起大坝事故甚至破坏，引起差别的原因包括：施工过程、施工期温度应力、运行期温度应力、库区水压力、渗透水、坝体接缝、地质构造、地基变形及材料预期力学热学特性与实际值的差别等。在做好地质勘探工作的前提下，通过全坝全过程仿真分析及基于有限元强度递减法的安全评估，可以充分揭露各种因素对拱坝应力、稳定及安全度的影响，避免重大事故的发生。在做好基础温差等常规温度控制的基础上，再对上下游坝面进行永久保温，有可能使拱坝永远不裂，从而提高坝的安全度和耐久性，延长坝的寿命，使拱坝建设达到新的更高的水平。     

向家坝水电站大体积混凝土温度应力与温度控制

为了满足向家坝水电站大坝施工混凝土浇筑温度控制设计的需要，对向家坝水电站设计阶段的几种施工方案进行仿真模拟，研究其温度和温度应力场。主要对左岸的非溢流底孔两坝段、右岸的坝后厂房坝段、表孔坝段等典型坝段进行了仿真计算和温控方案研究。主要结论为：① 基础强约束区最高温度为29.97℃，满足温控要求；基础弱约束区最高温度为38.04℃，所处位置材料为钢筋混凝土，可适当放宽容许温差。其它特征块的最高温度，均满足容许温差的要求。② 基础强约束区顺河向最大应力为1.48 MPa，基础弱约束区顺河向最大应力为1.15 MPa，有较大的安全储备。③ 非孔洞区域典型点最小安全系数为3.02，在高程324.25 m附近，远大于抗裂安全系数1.65，温控防裂安全储备是足够的。④ 最大y方向温度应力出现在高程246.00 m位置，最大应力值为1.76 MPa，最大应力出现时恰逢全年最低温度，由此亦再次表明寒潮对表面应力影响很大，要注意做好坝体表面防寒工作。     

混凝土坝复合式永久保温板的仿真分析

针对目前混凝土的抗裂措施的不足，朱伯芳院士提了永久保温板，用adina软件对永久保温板的性能进行了较全面的分析，以便了解此保温措施的效果。     

寒冷环境下国内大坝混凝土的保温抗冰技术现状

大体积混凝土大坝施工时内外大温差会造成混凝土的开裂,寒冷环境下大坝运行时冰的冻融过程会对混凝土造成胀裂破坏,因此寒冷环境下混凝土大坝浇筑时必须采取临时保温措施,大坝运行时必须采取永久保温措施。大坝上游面与冰层接触部位水结冰过程中的推力、剪切力和拉拔力会破坏保温材料,所以大坝上游面必须采取抗冰措施。从保温材料种类、抗冰技术、应用案例和调研结果等方面回顾了寒冷环境下国内混凝土大坝的保温和抗冰技术的现状,目前主要采用泡沫塑料作为临时保温材料,采用聚苯板和聚氨酯泡沫作为大坝永久保温材料,采用在保温材料表面涂布涂料或砂浆的方式以及采用抗冰装置的方式抵抗冰的破坏。抗冰技术尚处于起步阶段,最后提出了目前大坝保温抗冰技术存在的问题和需要继续研究的内容。     

高碾压混凝土坝裂缝成因及防治措施研究

碾压混凝土坝不同程度存在裂缝,降低了混凝土坝的安全度。以某碾压混凝土坝为例,根据实测的裂缝资料就该坝的裂缝成因进行了系统分析,并提出了防治措施。研究表明:施工时层面长间歇和汛期过流冷激是该坝产生裂缝的主要原因。因此,施工过程中应避免长间歇,若不可避免应加强长间歇层面的温控措施,如加强保温、控制层厚等。过流缺口由于冷激产生的裂缝,可通过表面流水或中期冷却提前将过流面以下一定高程混凝土冷却至某一目标温度值,以减小由于冷激造成的温差过大。     

国内混凝土坝裂缝成因综述与防止措施

通过对国内１５座混凝土大坝裂缝的调查分析及仿真反馈计算归纳总结出了混凝土裂缝的原因，探索了混凝土防裂的途径和措施。提出混凝土热膨胀系数直接影响温度收缩应力，决定热膨胀系数大小的是骨料的岩性，选用热膨胀系数小的骨料有利于降低混凝土内部产生的温度应力，由外部环境造成裂缝危害的主要原因是寒潮袭击，其防范措施为采用“薄层，短间隙，均匀上升”的浇筑方式和妥善的表面防护。其它骤然降温因素也不容忽视，如遭遇洪水     

严寒强震区特高拱坝筑坝关键技术难题及应对措施

以分析严寒、强震区修建特高拱坝的关键技术为目标,针对QBT工程特高拱坝建基面选择、坝体应力控制及动力反应分析、坝肩变形稳定、坝体开裂控制、大坝整体抗灾能力等关键技术问题,采取了体形裕度设计、智能温控、综合抗震控制等应对措施。结果显示,多目标优取的拱坝体形,具有适应性强、抗震性能好、安全度充足、整体安全性高等特点。结果表明,结合智能温控措施,低热水泥及坝体全断面保温的采用可有效地降低温度应力,控制裂缝的产生,解决严寒地区工程工期短、浇筑量大、温控与浇筑强度需协调一致等系列控制工期的施工矛盾,保障建设期及运行期的工程安全运行。综合抗震措施的采用使坝体在设计地震作用下,整体性好,满足抗震设计要求。研究成果为今后在严寒强震区筑坝提供了更多有益的参考。     

重力坝加高中减少结合面开裂措施的研究

由于气温年变化及新老混凝土温差的作用，混凝土重力坝加高后，新老混凝土结合面绝大部分将被拉开，使大坝整体性降低。本文提出了在新混凝土内进行横向分缝并在下游面进行永久保温的防裂工程措施，使结合面开裂面积大幅度下降，超载条件下的坝体应力显著改善。文中研究了缝端应力集中问题，结果表明，年温度变化影响较大的深度只有5m左右。当横缝深度超过6m时，缝端应力集中不显著，横缝不致于扩展。     

聚苯板保温材料在三峡工程中的研究与应用

为防止因气温骤降引起大坝混凝土表面裂缝，应对坝体进行表面保温。根据设计要求并结合三峡二期工程保温材料实际运用情况，通过一系列试验比选，最终选择聚苯板作为三峡工程三期大坝、厂房永久暴露面保温材料。经使用验证，采用聚苯板作为保温材料保温效果良好，施工工艺简便，满足坝体跟进保温要求，且因耐久性好可多年保温，具有较好的经济性。     

低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测 试验及反馈分析

结合西南某建设中的混凝土坝工程,通过在混凝土浇筑仓表面埋设多向应变计组及无应力计,监测低温季节混凝土表面应力应变状态。首先对无应力计实测值建立统计模型反演热膨胀系数从而分离出混凝土自生体积变形,然后根据应变计组实测应变,结合无应力计测值获得实际应力,最后建立有限元模型进行温度场、应力场反馈分析,并统计施工过程中混凝土试件劈拉强度,进行开裂风险判断。分析表明,该混凝土坝浇筑仓低温季节保温效果好,总体开裂风险较小,但需要重视揭开保温被时段以及新浇筑预冷混凝土对下层混凝土冷击产生的开裂风险。     

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。     

混凝土坝的复合式永久保温防渗板

实践经验表明,混凝土坝除了施工期会产生裂缝外,在运行期也会产生裂缝,为了防止运行期产生裂缝,有必要采用永久保温措施。文中提出4种复合式永久保温板和4种复合式永久保温防渗板,造价低廉,施工方便,耐久可靠。     

水泥膨胀珍珠岩砂浆的保温试验研究与应用

荆江分洪北闸加固工程２号护坦（斜面）混凝土的保温层采用了水泥膨胀珍珠岩砂浆，并对这种材料的保温效果进行了试验研究。试验表明：水泥膨胀珍珠岩砂浆降低最高温差，减小内表温差，缩小表温变幅和防止混凝土表面裂缝效果显著。在北闸２号护坦混凝土表面铺设１万平方米保温层，获得良好效果。