RCC拱坝的封拱温度与温度荷载研究

在对RCC拱坝封拱温度与温度荷载特点分析的基础上,用4座不同坝高的RCC拱坝分别以坝体多年平均温度和由仿真分析计算得到的蓄水时的实际温度作为温度荷载的计算起点,用有限元等效应力法计算不同坝高的坝体应力,根据计算结果讨论不同坝高时RCC拱坝的封拱温度与温度荷载。计算表明,以多年平均温度作为封拱温度计算温度荷载与仿真方法计算的温度荷载的差距随着坝高的增大而增大。对于100m以上的拱坝应该用仿真分析的方法研究温度荷载,以确定真实的封拱温度;不进行二期水冷和封拱灌浆时,对于100m以上的高拱坝,要进行充分论证,一般坝踵可能会出现较大拉应力而引起坝踵开裂;对于RCC高拱坝应采用冷却水管和分缝相结合的方式,在蓄水前通过二期水冷使坝体温度下降到设计封拱温度后进行封拱灌浆,以减小运行期的温度荷载。     

特高拱坝真实温度荷载及对大坝工作性态的影响

特高拱坝实际温度荷载与设计温度荷载在初次蓄水期有较大差别:一是承担封拱后温度回升荷载的结构形式不同,封拱后的温升仅作用于封拱之后的部分坝体而不是整体大坝;二是实测库水温与预测库水温不同,中下部高程实测库水温明显高于设计库水温。本文以二滩和小湾特高拱坝为例,研究设计温度荷载与真实温度荷载差异对特高拱坝的影响,并分析了真实温度荷载作用下小湾拱坝受力情况。结果表明,考虑坝体温度回升分层施加过程时,坝踵部位明显呈受压趋势;目前常用的库水温预测方法会低估坝体上游面受压程度。考虑真实温度荷载后得到的小湾拱坝坝踵应力结果与监测结果规律一致,数值相近,结果更为准确。     

特高拱坝封拱后温度回升及影响研究

特高拱坝普遍存在封拱后温度回升现象。为清楚认识温度回升的原因、幅度、过程及影响,总结了特高拱坝内部封拱后温度变化情况,采用以后期水冷停水时刻作为起点的混凝土龄期,通过拟合及仿真反馈建立了大坝混凝土后期温升模型。以小湾拱坝为例,采用建立的后期温升模型进行仿真分析,结果显示:(1)后期温度回升主因是混凝土自身发热;(2)小湾拱坝后期温升明显,普遍有6~12℃,上升至最高温度约4~7年,回落至稳定温度约需40年;(3)考虑温度回升时大坝温度荷载与设计温度荷载存在差异,平均温度明显偏高,同时上下游温差减小;(4)后期温度回升使大坝存在整体向上游变形的增量,对坝体各向应力均有影响,坝趾产生拉应力增量,坝踵产生压应力增大,同时内外温差加大,在长期运行过程中可能会带来表面裂缝。     

封拱温度对砌石拱坝应力的影响研究

温度荷载是砌石拱坝应力控制性边界条件之一,其中年平均温度场和变化温度场为自然环境边界条件,较难人为控制,而封拱温度场可采取工程措施加以控制。对于不设横缝、整体上升砌筑的拱坝,各拱层封拱温度随施工期气温、建筑材料及砌体温度变化而变化,不是一个常数,合理选择封拱温度区间是控制砌石拱坝应力的有效手段。通过对砌石拱坝进行温度场和应力场仿真计算,分析了不同封拱温度场对砌石拱坝应力的影响规律,建立了安全封拱温度计算模型,并给出了相应的表达式。算例表明,采用该计算模型确定安全封拱温度区间,可有效控制坝体应力。     

拱坝温度荷载与温度应力的考虑

介绍拱坝温度荷载的概念及值得注意的问题 .拱坝的温度荷载可以分解为三部分 :均匀温度变化Tm,等效线性温差Td 及非线性温差Tn.拱坝有封拱温度场、年平均温度场和变化温度场三个特征温度场 ,其温度荷载可由特征温度场的相应值求得 .文章还介绍了用拱梁分载法计算拱坝温度应力 ,同时论述了影响拱坝温度应力的一些因素 ,包括封拱温度、坝体及基础弹模、坝体热胀系数及导温系数、坝体表面温差等 .     

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。     

特高拱坝封拱后温度回升及其原因分析

利用小湾拱坝工程的温度观测资料,运用仿真计算和回归分析相结合的方法来研究拱坝封拱后温度回升这一问题。小湾观测资料表明,坝体内距上、下游位置相近处,温度沿高程分布基本相同。封拱后坝体中心断面总体温升约6~8℃。研究表明,特高拱坝后期温度回升的主要原因是边界热量内传和坝体混凝土的残余水化发热,其中后期水化发热是主要原因,会使坝体内部温度高于稳定温度。后期水化发热的原因是早龄期低温温控抑制了胶凝材料早期水化和高掺粉煤灰的后期水化发热。封拱后的温度上升和回落会在坝体内部留下残余应力,且会增大拱座推力,给大坝和基础带来不利荷载增量,因此有必要进一步研究特高拱坝封拱后温度回升对坝体应力的影响。     

大花水水电站碾压混凝土拱坝封拱温度分析

温度荷载是拱坝最主要的荷载之一,目前,通常采用计算常态混凝土温度荷载的方法计算RCC拱坝,这低估了温降的作用.以人花水电站拱坝温度荷载计算为例,对碾压混凝土拱坝的作用进行讨论,建议通过仿真分析方法确定封拱温度,在仿真成果基础上总结出一套计算RCC拱坝温度荷载的方法和理论.     

北疆某双曲拱坝封拱时机选择及封拱灌浆效果分析

接缝灌浆是拱坝设计中一个重要环节。拱坝封拱对灌浆时间、温度、缝面张开度等均有一定的要求,对混凝土以及接缝内浆体强度、缝两侧混凝土龄期、基础坝块允许温差等均有较高的要求。根据工程坝址区气候特点以及温控仿真分析的稳定温度场沿高程确定合理的封拱温度梯度,结合坝体前、中、后期冷却措施以及浇筑强度情况对坝体横缝进行封拱灌浆。结合工程实践,对坝体封拱灌浆进行检测、监测,结果表明,横缝开度和后期应力均趋于稳定,沿高程设置的梯度目标温度合理,冷却措施及封拱时机选择合理。     

自重与初次蓄水对特高拱坝应力的影响

以小湾拱坝为例,对不同自重施加方式及初次蓄水条件下大坝的应力进行了三维数值仿真分析。对不同施工方案的应力对比研究结果表明,自重施加方式、封拱灌浆过程及初次蓄水均对坝体应力分布有较大影响,自重全部由梁承担过小地估计了坝体上游拉应力,而整体施加自重、水压时,计算得到的拉应力偏大,从计算精度考虑,小湾拱坝应力计算按10次以上的分期浇筑、分期封拱及分期蓄水过程模拟为宜。     

云龙河碾压混凝土拱坝结构分缝研究

考虑碾压混凝土拱坝的施工特点,浇筑气温变化影响,施工渡汛及横缝灌浆要求,水库蓄水过程以及混凝土的热力学特性变化等因素,采用三维有限元法计算坝体温度场及应力场过程,结合云龙河工程实际,通过对比分析不同分缝方案下的坝体应力场计算结果,推荐了一种分缝方案.     

整体浇筑堆石混凝土拱坝拱梁分载法分析研究

贵州省遵义市地处气候温和地区,为了充分发挥堆石混凝土拱坝的优势,在取消振捣/碾压和冷却水管温控措施的基础上,简化坝体构造与施工、加快施工进度,在保障工程建设质量和安全的前提下,提出了不分横缝,整体浇筑的堆石混凝土拱坝。本文针对绿塘、龙洞湾、沙千和风光4座整体浇筑堆石混凝土拱坝,采用拱梁分载法进行应力分析,对拱圈封拱温度的选取,自重荷载处理方式,坝体与地基材料参数对拱坝应力的影响等开展研究,对4座拱坝的安全性进行论证,建议了辅助温控措施,并提出了整体浇筑堆石混凝土拱坝拱梁分载法应力复核方法及其控制标准：应根据拱坝实际浇筑温度估算拱坝每个拱圈的计算封拱温度,参照混凝土拱坝设计对坝体与地基材料参数进行取值,采用拱梁分载法进行拱坝应力复核,相应的允许应力标准初步可按照1.5～2.0 MPa控制。本文提出的分析方法除可以应用于整体浇筑堆石混凝土拱坝以外,对整体浇筑的碾压混凝土拱坝和砌石拱坝也有重要参考价值。     

特高拱坝温度应力仿真与温度控制的几个问题探讨

特高拱坝由于底宽大、岸坡陡,故采用通仓浇筑时施工期的温度控制难度大。特高拱坝的温度场和温度应力有如下几个特点:(1)约束面长且约束强,在二期水冷时约束区会存在上下两个约束面;(2)最低温度出现在封拱灌浆水冷终了时,此时也是拉应力最大的时刻,因此二次水冷是温度控制的关键时刻;(3)陡坡坝段应力大,温控难度大。结合如上特点,以小湾、溪洛渡两座拱坝为例,通过仿真分析结果,讨论施工期温度场、应力场仿真分析的基本要求,及温度控制中需注意的几个关键问题。结论认为:(1)除强约束区很容易出现裂缝要特别注意外,非约束区同样要严格进行温度控制;(2)二期冷却前或过冬前要进行一次大范围中期冷却,以降低二期水冷的降温幅度,同时要严格控制降温速率;(3)冷却区高度要大于2个灌区高度或0.3~0.4L;(4)应以精细仿真分析的结果作为特高拱坝温度控制的依据,如有条件应进行全坝仿真,无条件时则须以3个以上坝段为对象进行仿真分析。     

碾压混凝土拱坝的铰结拱研究

本文介绍的碾压混凝土铰结拱式拱坝是在拱坝低温区中缝上设置混凝土塞，可以在水压作用下传递拱作用力而不明显增加坝体的应力，且能松弛拱坝运行期坝体混凝土温降引起的拉应力，可不必等待横缝灌浆即可蓄水，从而提前发挥工程效益.“铰结拱”已成功用于高百米以上、软基、高寒的某碾压混凝土拱坝，2000年10月水库已成功蓄水.     

蔺河口水电站碾压混凝土拱坝设计

蔺河口水电站大坝为碾压混凝土双曲拱坝。针对碾压混凝土大仓面快速连续上升的施工特点，大坝布置力求简单，大坝基础排水采取自流方式，不设集水井和爬坡廊道。应力计算考虑坝体混凝土温度未冷却到稳定温度场或准稳定温度场时拱坝蓄水工况，相应接缝灌浆设计具有重复灌浆功能，以保证大坝的运行安全。     

高碾压混凝土拱坝结构分缝及材料特性研究

高碾压混凝土拱坝结构分缝及材料特性研究是国家“九五”重点科技攻关计划的专题。依托目前世界上在建的最高的沙版碾压混凝土拱坝工程,研究解决坝体温度应力大,如何优化坝体结构分裂方案和提高筑坝材料的抗裂能力等问题。通过对诱导缝设置理论和方法的研究,全过程仿真温度计算分析,坝体开裂的机制和破坏形态探讨,重复灌浆技术和预埋冷却水管的温控措施研究,以及混凝土材料和配合比的优选等系统的攻关,为优质高速建成沙牌高碾压混凝土拱坝创造了条件,为推广应用于其他工程,形成100m以上高碾压混凝土拱坝的成套建设技术,保持我国碾压混凝土筑坝技术在世界上的领先地位作出了贡献。     

碾压混凝土拱坝横缝开度与横缝灌浆影响研究

接缝灌浆受施工季节、混凝土龄期、降温幅度等多因素影响,且与拱坝的温度应力、悬臂高度、横缝开度密切相关,是坝工建设者长期关注的问题。为此,依托某碾压混凝土拱坝工程,采用三维有限元的方法,对拱坝的接缝灌浆过程进行模拟,分析其对拱坝温度场、应力以及横缝开度的影响规律。研究结果显示,接缝灌浆方案对拱坝混凝土的最高温度和分布规律影响不大。设计灌浆进度条件下,拱坝的最大悬臂高度满足设计要求;低温季节浇筑的坝体混凝土横缝开度小于高温季节浇筑,横缝开度随着灌浆时混凝土龄期的不同有所差异;可通过改变灌浆龄期,在符合规范的基础上对灌浆方案进行优化。     

碾压混凝土坝的温度应力与温度控制

本文从碾压混凝土的材料特性、施工特点、温度场温度应力的变化特点入手，介绍了碾压混凝土仿真分析方法、目前进展、具体要求和应注意的问题，结合几个工程总结了碾压混凝土重力坝、拱坝的分缝方式，降低浇筑温度、水管冷却、表面保温、斜层碾压等温控措施，采用微膨胀混凝土、提高材料抗裂性能等碾压混凝土坝的温控防裂措施。     

高混凝土坝温控防裂研究进展

本文从仿真分析理论方法、典型裂缝成因及防裂措施、高拱坝及RCC坝温控防裂要点、智能温控4个方面介绍了高混凝土坝温控防裂研究进展;开发了可模拟9个过程、3场耦合、3个非线性的SapTis仿真软件系统,并针对精细建模、计算规模大等要求进行了并行化开发;分析了混凝土坝典型部位的仓面裂缝、劈头裂缝、廊道裂缝及下游面裂缝,并提出了防治措施;给出了高拱坝及RCC重力坝的温度控制要点,主要包括高拱坝的通水冷却设置应重视强调中期冷却并严格控制降温速率,碾压混凝土重力坝应淡化基础温差,强化内外温差的温控措施,智能温控技术是确保温控施工质量的有效手段,可有效避免人工控温可能出现的各种失误,提高施工质量。最后就未来亟待开展的高性能计算、早龄期热力学参数、个性化温控分区标准等问题进行了介绍。