混凝土导温系数计算方法的探讨

在计算坝体温度应力时,要用到坝体温度场及其变化情况,它可由两种方法获得,一是由埋设在坝内的测温仪器测绘温度场,二是根据热传导原理计算温度场。当使用理论方法计算时,不仅需要坝区气温资料,库水温度资料,还需要坝体混凝土的热性能参数,如导温系数、导热系数、比热等。对于重要的混凝土工程,导温系数一般要进行实地测量。本文通过介绍石门拱坝导温系数的测量与计算,对导温系数的计算方法进行探讨。     

基于多相复合材料的混凝土导热系数预测模型

混凝土温度场分析是混凝土结构耐久性以及服役寿命预测的重要依据,而导热系数则是确定时变温度场分布的主要参数。考虑材料组成的非均质性,将混凝土视为由连续相水泥砂浆、分散相粗骨料以及二者薄弱界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并基于复合材料导热系数模型,建立了混凝土及其组成单元(水泥砂浆和ITZ界面)导热系数的计算模型;在此基础上,对比分析了水灰比、粗骨料体积分数、砂率、饱和度和界面热阻等因素对混凝土导热系数的影响规律。结果表明:混凝土导热系数随饱和度、粗骨料体积分数的增加而增大,随水灰比的增大而减小;考虑界面热阻的混凝土导热系数预测模型,能够更好地揭示饱和度与砂率对混凝土导热系数的影响机理。     

混凝土重力坝施工过程温度场数值模拟研究

碾压混凝土坝优点众多,但大体积混凝土水化热控制措施一直备受关注,对大坝施工期进行温度模拟显得十分重要.文章以碾压混凝土重力坝为研究对象,结合三维有限元温度场原理和施工仿真的热-应力耦合模块,模拟坝体混凝土分层浇筑、浇筑厚度、入仓温度等不同影响因素下的施工期温度场应力分布规律.计算成果可为坝体的设计施工提供一定的指导价值...     

不同温度条件下混凝土导热系数影响因素研究

为了研究混凝土在不同温度条件下的导热系数变化规律,利用单因素试验方法,以骨料体积分数、砂率、水胶比、饱和度粉煤灰掺量、矿渣掺量为因素,采用QTM-500导热仪测试混凝土在不同温度条件下(-30～20 ℃)的导热系数,并分析各影响因素对混凝土导热系数在不同温度条件下的变化规律,最终得出混凝土导热系数与各因素之间的预测方程。结果表明:混凝土导热系数与温度呈负相关性;混凝土导热系数随着骨料体积分数的增大而增大,随着砂率的增大而减小;干燥状态下,混凝土导热系数随着水胶比的增大而减小;饱和状态下,混凝土导热系数大于干燥状态下混凝土导热系数,随着温度的降低,尤其在0～-10 ℃时,混凝土导热系数骤增;混凝土导热系数随着粉煤灰、矿渣掺量的增加而减小;通过对试验结果进行多元回归,得到了混凝土导热系数与各因素之间的计算模型,该模型预测精度较高。研究结果可为混凝土结构内部温度场的精确计算、保温隔热性能以及表面裂缝的控制提供理论依据。     

基于可变容差法碾压混凝土坝温度场反分析研究

大体积混凝土温度计算模型和热学参数的准确性直接影响温度场仿真计算的成败,而精确地进行温度计算所需的一些材料参数往往不易直接测得,需要根据一些易测得的量进行反求。基于三维瞬态温度场有限元求解理论与反问题理论,建立了混凝土三维瞬态温度场反问题求解数值模型。运用可变容差法寻求非线性反演问题全局最优解,只需要若干点的温度实测值便可实现混凝土多个热学参数如绝热温升、导温系数及表面放热系数等的同时反演,算例对该反演方法的反演精度及数值稳定性给出了满意的证明。     

丰满重建工程坝体稳定温度场计算与实测对比

丰满水电站大坝全面治理(重建)工程是对松花江干流上原丰满大坝进行重建,重建工程为碾压混凝土重力坝,最大坝高94.50 m,坝体体型与丰满老坝较为接近。由于工程地处东北严寒地区,气候条件恶劣,坝体体型大,混凝土的温控防裂难度较大。稳定温度场是确定坝体混凝土温控标准和温控措施的基础,本文通过有限元仿真计算确定新建坝体的稳定温度场,并与老坝坝体实测温度进行了对比,说明新建坝体稳定温度场的计算结果与老坝实测温度结果基本一致,可以作为确定坝体混凝土温控标准和温控措施的依据。     

混凝土坝变形初值反演及校准

由于混凝土坝变形监测系统有时是在大坝蓄水以后才开始安装及观测,从而丢失了此前由蓄水及坝体温度变化引起的变形量,即变形初值,给安全监测分析带来了困难。为了解决该问题,本文提出了一种变形初值反演方法,据此校准观测数据,还原坝体变形的真实面貌。其实施过程主要分4个步骤：（1）确定大坝变形的基准值,文中对此也进行了探讨并给出了一种确定方法;（2）基于实测资料,运用统计分析、有限元及数值优化方法,对坝体弹性模量、导温系数、线膨胀系数等热力学参数进行反演分析;（3）模拟施工和蓄水过程,开展坝体温度场和变形场的有限元计算;（4）以实测变形与有限元计算值最佳逼近为目标,反演大坝变形初值并实现观测数据校准。对白山重力拱坝的实例计算表明,该方法是正确有效的,可以在类似工程中推广应用。     

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。     

某碾压混凝土坝温度场与应力场分析

大体积混凝土在施工中容易产生温度裂缝,降低了混凝土的完整性,影响坝体的安全,因此对温度场和应力场的研究有重要意义。应用有限元软件的温度场和应力场仿真功能,采用二维有限元程序对碾压混凝土坝的温度场和应力场进行仿真计算,并对其结果进行分析,最终得出温度场与应力场随时间的变化规律。     

基于ANSYS的大体积混凝土温度场计算程序开发

目前大多温度场计算程序均存在一定的缺陷,基于ANSYS的完备前处理功能、强大求解器、方便后处理和良好开放性等优点,提出在ANSYS平台的基础上开发出适用性更强的计算大体积混凝土结构温度场的仿真程序,并对此进行了论证.利用开发出来的温度场计算程序,根据坝体碾压混凝土实际浇筑进度及热力学参数对其进行仿真计算,并将计算成果与...     

基于光纤测温的大体积混凝土热学参数反演分析

光纤测温是利用分布式光纤对混凝土内部温度进行全自动化监测的过程。为了确定大体积混凝土的热学参数,基于某在建大坝内部埋设的分布式光纤测温值,运用三维有限元仿真分析和反分析优化设计中的单纯形法,对已浇筑块混凝土热学参数进行反演分析,然后根据所获得的反演参数进行新浇筑仓温度预报。分析表明,基于反演热学参数的计算温度与实测温度吻合较好,反演所得参数可靠,对指导现场施工具有参考价值。     

考虑温湿耦合的混凝土导热性测试研究

混凝土导热系数是大坝温控仿真计算中的重要参数,其数值大小不仅受混凝土各项组成成分影响,还与温度和湿度密切的相关.为了较为准确量化温度及湿度对导热系数的影响,基于傅里叶热传导定律,首先提出了一种能够同时考虑温度及湿度影响的混凝土导热系数测试方法,然后构建了相应的测试系统,最后对不同温度和湿度条件下的混凝土导热性进行了测试...     

某碾压混凝土重力坝温控方案优化研究

温度裂缝主要通过坝体温度控制、施工措施和结构优化来防止。结合实际工程典型溢流坝段,根据边值条件和坝体各分区混凝土热力学参数,通过稳定温度场、基础温差、层间温差和内外温差的计算,确定了坝体温度控制标准;以温控标准为依据,采用有限元法对表面保温、浇筑温度、水管冷却、纵缝设计、开浇时间、升程高度等因素进行了敏感性分析,优化了温控措施。分析表明,温控措施能满足混凝土连续上升浇筑的温度场和应力场的要求,为大坝混凝土施工提供科学的依据。     

常态混凝土高拱坝温控措施敏感性仿真分析

依据某常态混凝土拱坝的详细施工进度和实际监测资料,采用三维有限单元法对拱坝横缝灌浆前进行了施工期仿真计算。重点讨论了该拱坝分别采用两种不同温控措施后,坝体内温度场和温度徐变应力场的分布情况。通过敏感性分析,比较了两种温控措施的效果及实际作用,所获得的结论对于同类工程的设计和施工有一定的参考价值。     

导热性能各向异性对碾压混凝土坝温度场的影响

将碾压混凝土坝视为具有各向异性导热性能的均质体，通过在垂直于层面的竖向和平行于层面的横向采用不同导热系数来考虑层状结构对坝体内热量传导的影响，由傅里叶定律导出了考虑导热各向异性时的温度场有限元计算公式。通过对简化模型和算例的分析得出了坝体材料导热性能各向异性对坝体温度场分布的影响规律。     

拱坝施工期温度场及温度应力仿真计算

采用三维有限元法对云南省某水电站老坝线的拱坝坝体施工期温度场及温度应力进行仿真分析,得到了拱坝温度场及温度应力分布的一般规律,为混凝土拱坝的温控措施的设计提供有价值的参考依据。     

环境温湿度对大体积混凝土影响的数值模拟分析

环境温湿度的变化及其在大体积混凝土结构中产生的影响不容忽视,对于温度场、温度应力场、湿度应力场,尤其是整体结构应力场的分析,是工程中非常关注的问题。为此,选取理想的球形大体积混凝土结构,仅考虑环境温、湿度的影响,用ANSYS软件依次对该结构的温度场、温度应力场及湿度应力场进行数值模拟,然后将模拟得到的温度应力场与湿度应力场叠加,得到整体应力场,并对模拟结果进行分析和总结。通过对应力场的数值模拟分析,可对大体积混凝土浇筑后裂缝的开展有一定的预见性,对制订温控措施有一定的指导意义。     

向家坝水电站左岸坝体分缝温度控制研究

 混凝土坝由于坝体体积较大,内部水化热不易散发,易造成坝体裂缝。为避免坝体裂缝的发生,通过对坝体施工基本资料进行分析,用三维有限单元法计算坝体稳定温度场。对典型坝段施工全过程采用仿真进行数值分析计算,分析不同分缝方案下坝体内部温度场与温度应力,确定合适的坝体分缝施工方案,可有效减少裂缝的发生。     

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.     

基于并行粒子群算法的混凝土坝热学参数反分析

针对室内试验所得混凝土大坝热学参数的随机性以及传统反分析优化算法易陷入早熟,效率低和计算量巨大等缺点,提出基于并行粒子群算法的反分析方法。本文利用实际所测温度对热学参数进行反分析,根据反分析后的热学参数利用有限元进行温度场正分析,分析比较预测参数与试验参数所得非稳定温度场。结果表明:计算结果和实测结果较为接近,该方法具有较好的稳定性和收敛性,反演结果可满足工程要求。该方法可为混凝土坝热学参数反分析提供理论探讨意义并具有工程实际应用价值。