混凝土坝水管冷却的利与弊

混凝土坝水管冷却既有利也有弊,过去人们只看到其利,忽略了其弊,以致有时产生了裂缝.本文全面分析了水管冷却的利与弊,以便趋利避害,充分发挥其温控防裂作用.     

利用塑料水管易于加密以强化混凝土冷却

水管冷却是混凝土坝温度控制的重要措施,以前采用钢管,由于接头多,通常铺设在浇筑层面上,浇筑层中间很难铺设;塑料水管接头很少,管质柔软,在浇筑混凝土的过程中也能铺设,有利于改变水管间距.通过理论分析和实际计算表明,充分利用塑料水管易于加密的优点,可以大幅度地强化混凝土的冷却,降低混凝土温度应力,加快混凝土坝施工速度.计算结果说明,水管充分加密后,即使不预冷骨料,高温季节浇筑层厚3.0m的混凝土坝块也可防止裂缝.     

水闸温度应力

用三维有限元对水闸温度应力进行了系统的分析,包括施工期水化热引起的应力,气温年变化引起的应力及寒潮引起的应力,这3种温度应力单独作用都不会引起混凝土裂缝,但组合应力可能引起裂缝.文中进一步研究了防止裂缝的技术措施,计算结果表明,采取笔者建议的施工期表面加温方法,就可使裂缝几率显著减小.     

混凝土坝后期水管冷却的规划

过去对后期水管冷却的安排比较简单,根据施工进度确定开始冷却日期及冷却水温,冷却到规定温度时停冷灌缝.现在看来后期冷却对坝体温度应力有重要影响,尽管温差相同,但不同的冷却安排产生的温度应力相差很大.本文首次系统地研究了冷却区高度、水管间距、冷却分期及水温控制对温度应力的影响,根据此研究结果,对后期冷却进行细致的分析和规划,在相同的温差和水管布置条件下,可显著减小温度应力、提高混凝土坝抗裂安全度.     

混凝土坝水管冷却自生温度徐变应力的数值分析

用三维有限元计算了混凝土坝水管冷却产生的自生温度徐变应力.计算模型分为3种:模型A为均质混凝土;模型B包含新老两种混凝土;模型C包含混凝土和岩石.计算结果表明,水管冷却时在孔口边缘产生相当大的拉应力,足以引起裂缝,改用小温差早冷却缓慢冷却方式后,拉应力即大幅度减小.     

混凝土早期弹模反应动力学模型及其应用

本文阐述了混凝土早期硬化的简单规律,并据此提出了混凝土早期弹模发展的反应动力学模型.将这一模型应用于南水北调工程某引水方涵洞结构,工程实例证明,本文模型能很好地模拟夏天温度高混凝土早期弹模发展快、冬天温度低早期弹模发展慢这一事实,很好地解释了方涵洞中部裂缝发展成因,证明了本文模型的可靠性与适用性.     

关于混凝土坝基础混凝土允许温差的两个原理

基础混凝土允许温差是混凝土坝温度控制最重要的指标,经过大量工作,笔者提出了两个关于基础混凝土温差的原理.第一个原理:对于正台阶形温差,压缩强约束区高度并适当放宽弱约束区温差,有利改善温度应力,根据这一原理,提出了一套新的基础混凝土允许温差,新温差既方便了施工,又提高了抗裂安全度,一举两得.当混凝土施工由夏季进入冬季时,可能出现上部温差小于下部的情况,将产生不利的温度应力.为此,笔者提出了第二个原理:对于负台阶形温差,必须降低强约束区温差,并防止弱约束区出现过低温度,文中也提出了此种情况下的允许温差.