水闸混凝土结构关键部位温控防裂研究

由于水闸底板结构属于薄板结构,层厚较薄,其混凝土内部温度随年气温呈周期性变化,无稳定温度,给其最高温度控制标准的制定带来了一定困扰。为此采用有限元仿真分析方法,以某水闸为例,就水闸结构的最高温度温控标准、关键部位防裂重点及防裂措施进行了重点分析。通过计算可知,该水闸混凝土的最高温度控制标准按照32℃控制为宜;低温季节混凝土浇筑完成后及时保温可降低拉应力19%,上下层温差按照15℃控制,安全系数1.65。结果表明:水闸结构最高温度控制标准按照基础温差加闸底板结构各浇筑层第二年温度的最低值确定为宜;低温季节混凝土浇筑完成后应及时保温;闸墩与底板混凝土的上下层温差控制是闸墩结构防裂的重点之一,需从严控制。     

闸墩混凝土温度裂缝及预防措施

对闸墩混凝土的温控和防裂进行了研究，指出闸墩混凝土温度裂缝影响因素主要有混凝土材料性能、气温骤降、闸墩尺寸、浇筑层厚度、浇筑温度、间歇时间、拆模后混凝土表面保护措施、浇筑仓面保护方式、通水冷却方式等。从控制温度、改善约束条件、增强混凝土抗裂性能等方面，提出了防止闸墩混凝土裂缝、减小温度应力的措施。     

挡潮闸闸墩高性能大体积混凝土温度效应与控制

为了解决某挡潮闸枢纽工程中高性能大体积混凝土结构浇筑时的温度控制问题,避免因混凝土干缩、自体积变形、外部约束和温度效应等因素引起混凝土开裂,取闸室底板和中墩进行三维有限元建模,对闸墩采取不同的温控措施,进行闸墩温度场和温度应力场的仿真分析,研究闸墩冷却水管布置方案的温控效果并提出科学合理的温度控制措施,为现场科学施工提供理论指导。仿真结果表明:通水冷却效果良好,闸墩均未出现裂缝;在混凝土浇筑初期采取降低入仓温度和通水冷却等降温措施来减小由于混凝土水化热引起的最大温升,可以有效减小混凝土温降阶段的降温幅度;控制最大温升、内外温差及温降速率是大体积混凝土闸墩温控防裂的关键。     

国内大孔口水闸结构关键技术问题研究

由于国内传统水闸存在孔口小、形态单一且自动化程度低等局限,已满足不了国民经济建设需求,大孔口水闸建设势在必行。但是,现有设计规范尚未对大孔口水闸结构设计提出明确的计算方法。为此,从大孔口水闸结构自身特点出发,围绕地基不均匀沉降、闸基渗流稳定及水闸结构温控防裂等关键技术问题展开讨论并提出合理化建议如下:地基处理方面,应根据地基条件、结构特点以及施工条件等通过有限元数值分析,组合选用桩基法、换土垫层法、排水固结法、振冲法及深基础等地基加固技术;在闸基渗控方面,可依照防渗、排渗、反滤三者相结合的原则,因地制宜地选择渗控措施;对于水闸底板和闸墩结构,应根据工程实际情况组合选用结构分缝、控制混凝土浇筑温度、水管通水冷却、表面保温等温控措施,以解决大孔口水闸结构温控防裂问题。     

闸墩内部水管冷却和表面保温措施的抗裂作用研究

本文针对闸墩施工期混凝土易开裂的问题，分析了闸墩在施工期混凝土的开裂原因，说明了采取闸墩内部水管冷却和表面保温两种不同温控措施的防裂机理与效果。指出单纯表面保温措施能虽够减小闸墩早期内外温差和表面拉应力，却使得混凝土的温升和温降幅度加大，闸墩冷缩期内部拉应力显著增加。于是提出内部水管冷却和适度表面保温相结合的闸墩温控防裂新思路，并已在姜唐湖泵送混凝土退水闸工程中得到应用，严寒季节施工的所有16孔闸室泵送混凝土都没有开裂，收到了较好的防裂效果。     

超长底板水闸混凝土结构温控监测成果分析

从防止混凝土结构温度裂缝考虑,目前国内外建成的绝大部分水闸,闸室底板混凝土结构分段长度均在规范允许的35 m范围之内。龙泉水闸底板最大跨度达到52 m,属于超常规水闸。由于跨度大、对结构变形限制要求高,工程须采用大跨度不分缝水闸底板,且底板为混凝土桩基对结构变形进行约束。因此增加了底板和底板上闸墩墙体结构的防裂难度。针对该问题,工程主要采用水管冷却技术的温控措施,进行温度监测和分析,并取得预期效果。     

基于单一通水方向的泵站底板水管冷却方案研究

水管通水冷却是大体积混凝土主要的温控措施，交替变换冷却水通水方向虽降温效果更好，但需要耗费较多人力物力，实际施工中仍可能采用单一方向通水。针对该情况，结合上海市前卫泵闸工程，采用热流耦合精细算法模拟不同的水管布置型式及底板浇筑方式下泵房底板混凝土的冷却效果。仿真结果表明：不改变通水方向时，“双循环”水管布置型式能解决传统“单循环”水管布置型式下底板温度梯度较大的问题；采用分块浇筑措施，结构温度梯度小，新老混凝土接合面拉应力偏大。单一通水方向工况下，建议采用“双循环”水管布置型式以及合理分块浇筑，研究成果可为类似工程中的泵站底板温控工作提供参考。     

河道水闸闸墩裂痕的成因与防治方法研究

为了加强对河道水闸闸墩裂痕问题的防治力度,推进河道水闸整治工程建设,建立闸墩有限元模型,研究温差应力、浇筑时间间隔与闸墩裂痕的关系。结果显示,随着施工间隔的增加,底板和闸墩的最大拉应力呈递增趋势,更容易产生裂缝;设置冷凝管的闸墩在第5天的最大应力相较于设置前的最大应力减少100 k Pa。研究表明,合理的闸墩浇筑时间间隔与冷凝管的敷设,能够有效预防和治理河道水闸闸墩的裂痕问题。     

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。     

邕宁闸坝混凝土施工温控方案研究

为了探究邕宁闸坝混凝土施工温控方案,以该工程12^#溢流闸坝为研究对象,建立三维有限元模型进行仿真计算,分析混凝土在3种施工方案下的温度场和温度应力。研究表明：低温季节采用方案1进行施工时,施工过程中温度场与温度应力均满足规范要求;高温季节采用方案2进行施工时,施工过程中最高温度与最大温度应力值均不满足规范要求;高温季节采用方案3进行施工时,施工过程中最高温度与最大应力值均满足规范要求。建议低温季节浇筑时采用自然入仓的浇筑方式;高温季节浇筑时,应控制底板混凝土浇筑温度不超过14 ℃,闸墩混凝土浇筑温度不超过16 ℃,同时采取通水冷却措施。计算结果可为邕宁闸坝及类似工程施工方案设计提供参考。     

混凝土闸墩分层浇筑时间间隔的优化控制

在大体积混凝土分层浇筑过程中,浇筑间隔是控制混凝土温度裂缝产生的一个重要因素。针对混凝土闸墩分层浇筑时间间隔问题,通过对分层浇筑施工过程中闸墩温度应力进行分析,阐述了分层浇筑对闸墩应力的影响,并结合实例提出控制浇筑时间间隔、优化工程施工的方法。结果表明:该闸墩工程一、二期混凝土浇筑时间间隔为12 d时温度应力和保证系数均达到最佳值。以闸墩表面温度应力为控制指标,选取合理的间隔时间,不仅能降低表面温度应力、避免温度裂缝的出现,而且还可以加快施工进度、缩短施工周期。     

温控措施对大体积混凝土温度应力的影响

以前坪水库泄洪洞混凝土底板工程为例,在深入调查材料特性、结构特性、基础特性的前提下,通过工程类比获得了混凝土材料的热力学参数,采用理论计算与有限元仿真相结合的方法,分析了骨料预冷、分缝浇筑、通水冷却及表面保温温控措施对大体积混凝土温度应力的影响。鉴于在施工现场预冷骨料、降低混凝土浇筑温度比较困难,给出了采取分缝施工、通水冷却、表面保温综合措施的施工建议,较好地控制了混凝土开裂。     

水闸底板施工期温控防裂仿真分析

以某大型水闸底板浇筑施工为例,利用Midas有限元软件精确模拟了浇筑过程中混凝土温度、应力的变化过程。根据计算结果,比较了无任何措施、表面保温、表面保温加内部水管冷却3种工况条件下混凝土的抗裂能力。计算结果表明,保温和冷却措施对提高混凝土抗裂能力十分有效,据此提出了施工中最终采用的混凝土保温冷却措施。     

水闸闸墩混凝土开裂防裂机理分析与防裂措施研究

文章以东港市新立闸建设工程为例,研究探讨了闸墩混凝土开裂和防裂机理,并提出内部水管冷却、表面保温两种温控防裂技术措施,在此基础上探讨了其防裂效果,可为有效控制闸墩混凝土开裂提供一定借鉴.     

基于Midas的施工期水闸闸墩温控防裂有限元仿真分析

水闸闸墩浇筑完毕后因内外温差,表面易产生拉应力,一旦超过混凝土自身的即时抗拉强度,就会产生"由表及里"的温度裂缝;闸墩后期因基础温差过大,闸墩内部将会产生较大的拉应力,极有可能产生由"由里及表"的贯穿性裂缝。本文基于Midas有限元仿真计算软件,通过3种工况对水闸闸墩施工期的温度场、应力场进行了有限元仿真计算,根据仿真计算成果,提出了经济且合理的温控防裂方案。     

泵站施工期温控防裂敏感性分析研究

以化子闸泵站工程为例,考虑冷却水温度、通水流量、水管间距、混凝土浇筑温度、保温层厚度以及后浇带宽度等因素,利用三维有限元计算程序,对泵站施工期的混凝土温度与应力进行数值模拟。结果表明,改变水管间距对混凝土冷却效果的影响较为明显;设置后浇带对温度应力有较大的释放;水管通水水温、混凝土浇筑温度与产生的拉应力呈现线性增长。水管通水流量超过一定值时泵站冷却效果不佳。保温措施能有效避免低温季节浇筑早期产生的表面裂缝。同时,选取优化温控方案对化子闸泵站施工期温度、应力场进行了仿真分析。结果表明:温控措施优选合理,泵站内外温差、早期表面拉应力及后期内部拉应力均处于安全可靠范围,可为泵站工程安全运行提供参考依据。     

淮河入海水道二河新建水闸混凝土温控防裂研究

针对新建水闸闸墩混凝土早期易出现竖向“上不着顶,下不着底”的裂缝问题,用三维有限元仿真计算法,对该水闸施工期混凝土的温度场和应力场进行了多方案的计算分析,其中包括施工过程仿真、温控措施仿真、环境条件仿真、施工方案比较等,以揭示了这类裂缝产生的机理。建议混凝土底板与1m高闸墩底部混凝土同时浇筑,改善闸墩变形约束条件,降低底板强约束区部位闸墩拉应力,以不出现裂缝。工程实践表明,这一建议是正确的。此外,对第Ⅴ联中墩内埋冷却水管的温度削峰效果也进行了模拟计算,给出了这种冷却措施的效果和特点。     

某大孔口水闸底板施工温控数值模拟

大孔口水闸底板平面尺寸大而厚度薄,属弹性地基上的薄板混凝土结构。受混凝土施工期水化热温升影响与地基约束影响,底板易形成贯穿性裂缝,因此需重视水闸底板温控防裂问题。本文采用有限元仿真分析方法,对某大孔口水闸底板在不同季节开始浇筑混凝土情况下的温度场和应力场进行了仿真计算,并通过分析计算成果提出了推荐温控措施。结果表明:自然浇筑情况下,2月份与11月份起筑混凝土方案的底板应力可以满足温控防裂要求,但对5月和8月起浇混凝土方案,必须控制混凝土浇筑温度,才能满足温控防裂要求。此外,在水闸底板与上游铺盖和下游消力池底板的连接处设置分缝,对局部区域的应力集中问题有明显改善。     

永定新河防潮闸大体积混凝土冬季施工温度控制措施

永定新河防潮闸在闸底板、闸墩大体积混凝土冬季施工过程中，通过掺入大量矿粉、设置冷却循环水管、实施严格的保温养护等措施，有效地减少了裂缝的产生，实现了预期的大体积混凝土防裂要求。     

浅议水闸施工期的温控防裂

在长期以来的水闸施工建设中,混凝土底板有开裂现象,后继施工的闸墩结构经常开裂。该文基于大体积混凝土温度场和应力场的基本理论分别分析了水闸底板和闸墩开裂的原因,并针对混凝土开裂的原因提出相应的防裂方法,供相关工程参考应用。