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。     

混凝土坝全过程多场耦合仿真分析

高坝的工作性态与施工及运行过程密切相关,受到自基础开挖、大坝浇筑、蓄水运行过程中的温度场、渗流场、应力场的不断变化和耦合作用影响。本文介绍了混凝土坝三场耦合作用全过程仿真分析方法,可以模拟基础开挖、大坝浇筑、混凝土水化发热、混凝土硬化、温度控制、接缝灌浆、分期蓄水、环境温度变化等8个过程,开发了温度、渗流、应力三场耦合全过程仿真分析软件SAPTIS。针对小湾、溪洛渡、锦屏等特高坝进行的研究分析表明,采用全过程多场耦合分析方法,可以很好地吻合大坝温度变化、变形过程和应力状态,解释温度回升、横缝开合、库盘下沉等现象和大坝的变形时空特性,预测大坝倒悬超标、局部开裂等风险,为大坝的高质量建设和安全运行提供技术支持。     

万家口子高碾压混凝土拱坝温控防裂仿真分析

采用三维有限元法对万家口子高碾压混凝土拱坝的施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析,得到了高碾压混凝土拱坝温度场及温度应力变化的一般规律.仿真中考虑了坝体材料的热力学性能、环境温度变化、浇筑过程和封拱过程.仿真结果对高碾压混凝土拱坝的温控防裂设计有参考价值.     

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。     

混凝土高拱坝施工期温控防裂仿真研究

混凝土高拱坝封拱和蓄水是一个持续时间较长的动态交替过程。浇筑方案对坝体施工期温度场和温度应力有着重要的影响。采用三维有限元法对小湾混凝土高拱坝22号坝段两种浇筑方案的施工期温度场及温度应力进行了全过程仿真分析，得到了高拱坝温度场及温度应力变化的一般规律．提出了减小二期冷却结束时温度应力的措施。仿真计算中考虑了坝体混凝土材料的热力学性能、浇筑过程、水管冷却、环境温度变化、封拱和蓄水过程。仿真结果对混凝土高拱坝的温控防裂设计有参考价值。     

万家口子高碾压混凝土拱坝温控防裂仿真分析

采用三维有限元法对万家口子高碾压混凝土拱坝的施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析，得到了高碾压混凝土拱坝温度场及温度应力变化的一般规律。仿真中考虑了坝体材料的热力学性能、环境温度变化、浇筑过程和封拱过程。仿真结果对高碾压混凝土拱坝的温控防裂设计有参考价值。     

公伯峡电站施工期混凝土面板温度应力研究

公伯峡水电站混凝土面板堆石坝施工，考虑影响面板温度场及温度应力的各项因素，按面板混凝土浇筑时有无表面保护两种工况，实时模拟面板的施工过程，对施工期面板的温度场和温度应力进行全过程仿真分析，获得了施工期混凝土面板温度场及温度应力的变化及分布规律。     

龙滩大坝温控方案的有限元仿真分析

采用有限元方法对龙滩碾压混凝土重力坝溢流坝段施工及运行全过程实现了数值仿真，利用自编软件包SimuDam对大坝施工中所采取的温控方案进行了多次反复的模拟与改进，以寻求较为理想的温控设计．最后，提出了多种可行的方案及温度应力的分布规律，为施工单位提供了参考．     

新老混凝土缝面应力仿真及早龄期原型试验验证

关于新老混凝土缝面应力的研究成果主要集中在实验室,缺乏对实际工程新老混凝土缝面早龄期力学发展规律的原型试验研究,且现有仿真计算程序虽然考虑了新老混凝土缝面的早龄期应力发展情况,但不能确定所计算得到应力的合理性。以浙江省澥浦泵站为例,设计了该工程新老混凝土缝面早龄期原型试验,获取了该工程新老混凝土缝面应变和温度历时曲线,利用已有的弹模公式计算得到缝面应力历时曲线。同时,根据实际浇筑计划,对混凝土泵站的施工期温度场和应力场进行了仿真计算,再利用原型试验数据验证仿真计算结果的正确性。计算结果表明：原型试验获取的温度和应力历时曲线与仿真计算结果比较吻合,证明现有仿真计算程序对大体积混凝土的新老混凝土缝面计算较为准确,计算得到的应力值比较符合实际现象。     

基于VB与Fortran混合编程的混凝土坝温度应力仿真分析软件开发

采用VB与Fortran混合编程的方法,以动态链接库DLL文件作接口,结合混凝土坝温度应力有限元分析方法,开发出混凝土坝温度应力仿真分析软件,使整个有限元仿真分析的前后处理过程可视化。该软件在实际工程的可视化仿真应用表明,基于VB与Fortran混合编程的混凝土坝温度应力仿真分析软件具有2种计算机语言的优点,能提高应用程序的工作效率及提供友好的人机交互界面。     

混凝土高坝全过程仿真分析

施工过程对混凝土坝的温度场和应力场有重要影响，但混凝土高坝分层很多，施工期长达数年，要模拟施工全过程进行大坝仿真应力分析难度很大，经过多年的研究，笔提出了混凝土高坝仿真计算的一整套计算方法，并编制了程序，较好地解决了这个难题。     

小湾水电站双曲拱坝混凝土温控措施仿真计算研究

采用ANSYS维有限元温控计算程序,按照理论分析-数值仿真-经验判断的技术线路,结合小湾拱坝的实际体形和材料参数,用二维和三维的研究方法,对小湾拱坝典型拱冠坝段混凝土施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析计算,对影响混凝土温度应力的主要温控措施进行了敏感性分析,提出了符合小湾工程的温控防裂措施。     

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。     

水电站充水预压蜗壳结构的应力仿真算法研究

应用三维有限元程序仿真模拟充水预压蜗壳结构的施工及运行全过程，得出的钢衬和外围混凝土的应力、应变状态与传统的简化算法结果相比较，其应力分布规律基本一致。但由于简化算法忽略了预压水头及预压施工缝隙对整个结构的影响，因此简化算法的外围混凝土的应力值要小于仿真算法，其相对误差一般在8％以下。     

自密实堆石混凝土力学性能的细观仿真与试验研究

本文基于混凝土细观力学模型,将自密实堆石混凝土离散为自密实混凝土、块石及两者交界面3个组分构成的多相介质,建立了数值仿真模型。通过三相介质力学参数的基础性试验,分别取得3个组分的强度与本构关系。为检验模型可靠性进行了多组四点弯梁抗折试验。将细观仿真分析结果与试验进行了验证比较。结果表明,该模型能较好地模拟自密实堆石混凝土抗折试验全过程,得到的力-位移曲线及破坏形态与试验结果表现出良好的一致性。     

大化水电站扩建工程圆筒式厂房施工期温控防裂仿真研究

采用三维有限元法对大化水电站扩建工程圆筒式地面厂房的施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析,得到了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.仿真结果说明,对基础约束区高温季节浇筑的混凝土应严格控制其浇筑温度及通水冷却时间,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.仿真结果对混凝土地面厂房的温控防裂设计有参考价值.     

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.     

碾压混凝土坝防渗面变态混凝土温度应力仿真

变态混凝土已逐渐取代常态混凝土广泛应用于碾压混凝土坝防渗面等部位,但对变态混凝土温度应力等的理论研究有限。模拟大坝施工顺序,采用数值分析方法,研究了变态混凝土等不同混凝土材料作为碾压混凝土坝防渗面,及内部混凝土与防渗面浇筑时间间隔对温度应力的影响,并将变态混凝土防渗面与"金包银"坝常态混凝土防渗面进行对比。研究结果表明:与变态混凝土相比,常态混凝土作为防渗面的温度应力较大,抗裂性能方面没有优势。防渗面混凝土材料以及防渗面和大坝主体施工时间间隔对大坝温度应力及抗裂能力有影响,浇筑间隔增大会导致拉应力过早出现并增大最大拉应力。     

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。     

盖下坝水电站施工期温度应力及损伤仿真分析

结合盖下坝水电站工程实际情况,采用ANSYS软件及其二次开发技术,对该混凝土拱坝施工期的温度场和应力场进行全过程的三维仿真计算,得出施工期最高温度和最大温度应力.同时,利用损伤有限元程序对该大坝进行了损伤仿真计算,得出施工期重要时刻的损伤场.仿真结果表明,在合理的温控措施下,大坝施工期温度应力远小于设计容许值,损伤值也较小,施工期不会出现宏观裂缝.