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.     

普定碾压混凝拱坝防裂结构设计

碾压混凝土拱坝一般是通仓全断面薄层碾压、连续施工，如何防止压混凝土拱坝裂缝产生或限制裂缝产生的位置并对其进行处理，是碾压混凝土拱坝设计的一个关键问题。设置横缝及灌浆系统是普通拱坝防裂的成熟技术。普定碾压混凝土拱坝采用“诱导缝”形成坝体横缝设置相应的的灌浆系统，用于坝体的防裂。诱导缝是造自在受放大的瓣力而成缝的，因此，诱导缝必须布置在拉应力大的部位。普定碾压混凝土拱坝２条诱导缝，具体采用双向间断的结     

沙牌碾压混凝土拱坝结构分缝设计研究

沙牌碾压混凝土拱坝高 130m ,具有混凝土工程量大、全年施工、坝体应力水平高、温控措施简单等特点。由于碾压混凝土在施工期的水化热温升要影响拱坝的最终应力状态 ,坝体可因温降收缩而产生贯穿性裂缝 ,从而影响拱坝的整体稳定性 ,因此 ,降低温度作用对坝体的不利影响 ,选择适合碾压混凝土施工的坝体结构分缝设计 ,对高碾压混凝土拱坝设计尤其关键。本文主要介绍沙牌拱坝在这方面的设计研究成果     

普定碾压混凝土拱坝防裂结构设计

碾压混凝土拱坝一般是通仓全断面薄层碾压、连续施工，如何防止碾压混凝土拱坝裂缝产生或限制裂缝产生的位置并对其进行处理，是碾压混凝土拱坝设计的一个关键问题。设置横缝及灌浆系统是普通拱坝防裂的成熟技术。普定碾压混凝土拱坝采用“诱导缝”形成坝体横缝并设置相应的灌浆系统，用于坝体的防裂。诱导缝是靠自身承受放大的拉应力而成缝的，因此，诱导缝必须布置在拉应力较大的部位。普定碾压混凝上拱坝布置２条诱导缝，具体采用双向间断的结构型式，用预制混凝土块形成。缝内埋设两套灌浆系统，供出现裂缝时灌浆使用。试验分析及蓄水运行表明，普定碾压混凝土拱坝设置诱导缝的位置和数量是合理的，对改善坝体应力和预防裂缝起了重要作用。     

碾压混凝土拱坝封拱温度场的仿真分析

混凝土坝的裂缝是一个带有普遍性的现象,因此有"无坝不裂"的说法。在大坝裂缝事故中,除少数裂缝是因结构不合理或地基不均匀沉降引起之外,大部分是由温度应力引起的。目前,普遍采用的拱梁分载法计算拱坝温度荷载难以描述拱坝在荷载作用下开裂状态。基于这一点,本文采用ANSYS有限元数值仿真技术、考虑混凝土材料的非线性,对某处于初设阶段的碾压混凝土拱坝采用混凝土多参数强度准则(非线性有限元法)进行计算。根据初设阶段资料和混凝土拱坝设计规范的要求对大坝关键部位进行等效应力计算并分析坝基面开裂状况,并对大坝封拱温度取值进行专门分析。在满足应力控制标准和施工可行的情况下提出合理的特征拱圈封拱温度值,以供设计人员参考。     

江垭碾压混凝土拱围堰温度荷载的计算及温度控制设计

江垭碾压混凝土拱围堰每一铺筑层碾压完成后即成整体，其工作条件与常规拱坝显著不同。施工期碾压混凝土的温降作拱围堰温度荷载的一部分将在堰体现人产生较大的温度应力，共梁分载法进行应力分析计算时，如仍沿用美国垦务局修正经验公式计算功，共结果显然是不合理的。文章比较详细地介绍发江垭碾压混凝土拱围堰温度荷载的分析计算及温度控制设计的情况，可从今后同类型工程设计参考。     

无横缝碾压混凝土拱坝封拱温度的研究

目前,对于通仓浇筑的无横缝碾压混凝土拱坝,其封拱温度的计算均采用施工过程中的最高平均温度作为其封拱温度,这是一种偏安全的算法,因为这样就忽略了碾压混凝土在水化热温升过程中产生的压应力可以抵消一部分在后期温降作用下产生的拉应力。为了确定无横缝碾压混凝土拱坝的封拱温度,首先采用二维温度场差分解法原理,编制施工期的温度场程序,计算出在施工过程中拱冠梁剖面处温度场的变化过程,然后通过增量法求出典型点应力为零的时刻,并将此时拱圈截面的平均温度作为该层拱圈的封拱温度。通过高云山拱坝的工程实例,将两种算法的结果进行了比较,证实了传统算法“偏安全”的判断,从而为无横缝碾压混凝土拱坝封拱温度的研究提供了一定的参考。     

火甲水库双重拱坝裂缝成因分析

火甲水库一副坝是一座双重拱坝,1980年建成投入运行,运行不久,第一重拱坝下游面出现了3条竖向裂缝。为了分析裂缝的成因,采用限元分析方法分析不同荷载组合下拱坝的位移及应力,揭示拱坝裂缝的成因。研究表明：坝体过于单薄,坝体的拱圈和拱梁的刚度不足,温升和温降时坝体出现径向的往复变形,两者是一重拱坝出现裂缝的主要原因。     

基于拱梁分载法的拱坝应力分析

应用拱梁分载法对某混凝土四心双曲拱坝设计方案进行应力分析,以校核方案是否安全可行。计算显示,基本荷载组合下,上游坝面最大主拉应力发生在设计水位+温降工况,最大主压应力发生在死水位+温升工况;下游坝面最大主拉应力发生在死水位+温降工况,最大主压应力发生在设计水位+温升工况。结果表明,该拱坝方案坝身应力不满足规范要求,应对该方案进行优化调整。图6幅,表3个。     

里石门拱坝坝体应力变化规律分析

本文根据里石门薄拱坝应力监测成果,分析了施工期、运行期坝体应力变化,得出施工期坝体应力大于运行期;坝体裂缝均产生在施工期和蓄水初期;坝体实测应力分布与设计计算成果有差异,最大拉应力出现在中层拱圈拱冠下游面;温度荷载是坝体的主要荷载,其中上下游面温度梯度及局部非线性温差对薄拱坝应力影响很大;拱座最大推力发生在夏季温升时等结论,并对下游面裂缝成因进行了分析。     

龙滩重力坝三维仿真与劈头裂缝问题研究

龙滩重力坝通航坝段坝轴向长度达88m,下部设2条横缝,无纵缝,不进行接缝灌浆前的二期冷却,坝内温度下降极慢,因此上游面坝轴向应力很大,极易产生劈头裂缝。作者对该坝段施工过程进行了多种工况的温度场与应力场的三维仿真计算。计算结果表明,即使采取了一系列综合温控措施,无保温时,在年变化气温影响下,冬季仍会在上游表面引起2 0～2 2MPa的坝轴向拉应力,寒潮引起的拉应力在3 0MPa以上,二者叠加,可达5 0MPa以上,足以引起表面裂缝,蓄水后会扩展为较深的劈头裂缝。仿真结果表明,用4～5cm厚的苯板贴在上游表面,可将上游表面的拉应力控制在1 6MPa以内,有效地防止表面裂缝的产生,并因此而避免劈头裂缝的产生。     

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。     

碾压混凝土拱坝分缝防裂设计关键问题研究

在实际工程中,很多碾压混凝土(RCC)拱坝并未张开甚至在未设缝位置出现裂缝,诱导缝实际诱导开裂作用并未达到设计预期,甚至还带来一些附加效应。归结未张开原因,以诱导缝布置不当影响最大。由于RCC拱坝温度应力具有复杂性、多变性、动态性等特点,拱坝防裂设计特别是诱导缝布置方面必须真实反映坝体从施工期到运行期全过程的工作性态。实际工程应用成果表明:RCC拱坝诱导缝及横缝采用带开-闭迭代功能的接触单元模拟,破坏准则采用等效强度理论,基于整坝全过程仿真分析技术开展诱导缝防裂设计,是行之有效的方法;根据仿真结果进行坝体分缝布置、缝面结构型式等研究,可使诱导缝按设计要求张开,起到释放温降引起的拉应力的作用,保证坝体混凝土的施工质量。     

考虑诱导缝的碾压混凝土重力坝控裂结构温度场与温度应力数值分析

同常态混凝土坝一样,碾压混凝土重力坝在施工期仍然存在温度应力问题,较大的温度应力会诱发不可控的温度裂缝,而在坝体中设置诱导缝,可使裂缝在已做好防护措施的诱导缝部位产生,以降低不可控温度裂缝的危害。针对碾压混凝土坝的温度裂缝问题,将诱导缝的优势与新研制的高流动防渗抗裂混凝土(High-fluidity Impermeable and Anti-cracking Concrete,HIAC)材料相结合,根据规范要求制定了设有诱导缝的碾压混凝土重力坝控裂结构方案,建立含有裂缝和HIAC的碾压混凝土坝有限元模型,实现了施工期温度场和应力场的仿真计算与分析。基于计算结果,以坝体上游防渗层施工期的主拉应力为指标,从时间和空间两方面对含诱导缝方案进行评价研究,并对控裂结构诱导缝的布置位置和长度进行了优化,从而得到保障应力释放效果、缝长更短以及施工简便的控裂结构方案。     

有限厚度带键槽接缝单元及接缝对混凝土坝应力的影响

本文给出了有限厚度的带键槽三维实体接缝单元，它可以较好地反映接缝附近的应力和接触条件。文中分析了接缝的初始间隙问题，分析结果表明，经过灌浆以后，由于浆体收缩而产生的初始间隙是很小的，一般可以忽略。文中还分析了灌浆质量对坝体应力的影响，分析结果表明，只要浆体灌进了接缝，虽然浆体质量差一些，带有键槽的接缝对坝体应力和变形的影响是很小的。本文最后分析了横缝不抗拉对拱坝应力的影响，分析结果表明，这个问题与横缝受拉深度a和横缝间距L的比值a/L有关，a/L越大，横缝不抗拉对坝体应力的影响越大，此外，还与坝体厚度及气候条件有关。     

通仓浇筑常态混凝土和碾压混凝土重力坝的劈头裂缝和底孔超冷问题

不少重力坝在上游面产生了几十米深的严重劈头裂缝，首次指出这与通仓浇筑有密切关系，由于坝内没有纵缝，因而没有接缝灌浆前的二期水管冷却，水库蓄水时，坝内温度仍然很高，而水温较低，产生了较大的内外温差，使得在施工过程中上游面已出现的表面裂缝扩展成为深层劈头裂缝。目前，碾压混凝土重力坝的高度不大，似乎还没有报导过严重劈头裂缝，但碾压混凝土重力坝也是通仓浇筑的，没有二期水管冷却，今后随着坝高的增加，对碾压混凝土重力坝产生劈头裂缝的问题也应给予重视．对于通仓浇筑的常态混凝土重力坝和碾压混凝土重力坝，由于基础约束区域扩大，底孔超冷可能产生巨大的温度应力，并引起严重裂缝．为了防止裂缝，需要采取严格的温度控制措施．针对三峡大坝通仓浇筑方案，进行了详细的计算分析，计算结果证实了上述判断．     

碾压混凝土拱坝诱导缝开裂试验研究

通过多组由深埋椭圆裂缝、深埋矩形裂缝和穿透裂缝3种型式形成不同削弱度的碾压混凝土试件轴拉试验，研究了试件的应力强度因子，分析了不同裂缝的应力强度因子计算公式。由于试件的断裂韧度与裂缝形式无关，假设深埋矩形预留缝试件的应力强度因子可以由深埋椭圆预留缝或穿透预留缝试件的应力强度因子通过修正求得，建立了矩形预留缝试件应力强度因子的近似解析表达式。考虑了尺寸效应后，求得碾压混凝土材料的断裂韧度。根据碾压混凝土拱坝诱导缝的构造特点，并考虑了相邻缝的影响计算出诱导缝开裂的等效强度。这一结果应用于沙牌碾压混凝土拱坝开裂计算的三维非线性应力场仿真计算中。     

碾压混凝土拱坝的封拱温度与真实温度荷载研究

本文在对RCC混凝土拱坝封拱温度与温度荷载特点分析的基础上，用四座不同坝高的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大坝的封拱温度与温度荷载。本文主要得出以下结论：1）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100米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。2）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。3）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。     

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。