底孔坝段温度应力场仿真研究

针对坝身开孔后削弱了混凝土坝结构的整体性、孔口周围易产生应力集中并可能导致产生温度裂缝的问题,采用三维有限单元法对底孔坝段施工全过程进行温度应力场仿真研究,计算考虑了通水冷却、混凝土的水化热温升以及弹性模量等对底孔坝段温度和应力的影响,并对比分析了不同方案下坝体温度应力。结果表明:方案4(约束区Tp=18℃,非约束区Tp=22℃,通水冷却)在采取通水冷却和控制混凝土浇筑温度措施后,高程1 624.5~1 631.5 m范围内垫层常态混凝土最高温度为33.8℃,最大温度应力为1.50 MPa;高程1 626.5~1 646.5 m范围内碾压混凝土最高温度为26.8℃,最大温度应力为1.32 MPa;高程1 646.5~1 692.0 m范围内闸室以上常态混凝土最高温度为36.5℃,最大温度应力为1.45 MPa,从而坝段各区域的最高温度均小于允许最高温度,最大应力小于该工程的允许拉应力。研究成果为混凝土坝底孔坝段施工温度控制提供借鉴。     

坝顶开孔的双曲拱坝设置水平梁和闸墩的应力分析

采用有限单元法计算并比较了薄碾压混凝土双曲拱坝在坝身无孔、设表孔以及设表孔的同时又增设水平梁和闸墩三种情况下的坝身应力分布．计算结果表明，坝体设表孔及增设水平梁和闸墩对拱坝应力的影响是局部的，主要集中在孔口周边及附近，而对拱坝的下部影响很小．     

三河口碾压混凝土大坝浇筑温度有限元分析

浇筑温度对施工期坝体混凝土的温度场和温度应力有直接影响,采用ANSYS有限元软件建立坝体混凝土三维有限元计算模型,结合三河口大坝工程浇筑进度计划,进行4—10月高温时段不同浇筑温度下坝体混凝土温度场分析,拟定了高温时段混凝土合理的浇筑温度及相应的通水冷却措施,并对该浇筑方案下坝体混凝土进行了温度场和温度应力分析,验证了浇筑温度及冷却方案的合理性。结果显示:拟定的混凝土浇筑温度及通水冷却措施能使施工期坝体混凝土的最高温度及温度应力满足相应的设计要求,坝体内部混凝土的温度应力水平总体不高,在大坝坝体的尖角处、上下游表面、孔口部位、长间歇部位出现了较大的温度应力,浇筑完成后应当采取适当的保护和降温措施。     

大岗山拱坝泄洪深孔配筋设计研究

拱坝常用的泄洪深孔承受的荷载大,孔口区域结构应力影响因素多且关系复杂,需在孔口周围适当配筋改善孔口结构的应力状态,确保大坝施工及运行期安全。以大岗山水电站拱坝为例,建立了三维线弹性有限元应力分析模型。在孔口应力有限元分析基础上,采用子模型法对深孔配筋进行精细模拟计算,依据计算结果进行了深孔孔口配筋设计。通过与类似工程的对比分析,表明所采用的计算方法是合理的。     

基于开工时间的潜明混凝土重力坝温度应力分析

潜明混凝土重力坝建设中面临因温度应力过大导致开裂的问题。必须全面掌握其施工与运行过程中温度场与应力场的变化规律,才能有针对性地提出防范措施。考虑到不同位置坝体开工时间不同步,基于有限元法对该坝挡水坝段进行了各月份开工的施工仿真。研究发现,不同开工时间对坝体最高温度与最大应力有重要影响。施工经历高温月份的情况下,坝体最高温度普遍较高,最大拉应力也较大。除12月开工的情况,一般都需采取一定的材料强化措施或温控措施,以应对坝基及孔口周边C15混凝土区拉应力超出材料抗拉强度的问题。     

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。     

非稳定温度场对坝体孔口应力的影响

混凝土重力坝正常运用情况下主要承受自重、水压力、泥沙压力、扬压力和温度荷载,温度荷载对坝体孔口应力的影响很大。与大坝接触的外界气温和水温为年周期变化的非稳定温度场边界,经过几十年的运行,可以认为坝体边界混凝土温度也为年周期变化的非稳定温度场。选取三门峡大坝3#溢流坝段为模型,采用三维有限单元法,按不考虑和考虑温度荷载两种情况,运用ANSYS软件将不同月份的温度场与静力场进行耦合计算,对3#溢流坝段的深孔与底孔进行了应力分析。分析表明,孔顶和孔底在较冷月份表现为拉应力,且超过混凝土的抗拉强度,故需在孔口周围配筋,在孔口运行过程中要保证钢筋不被裸露或侵蚀。     

混凝土坝横缝接触问题的变分不等式解法

采用建立多子结构系统摩擦接触问题的变分不等式理论，导出了相应的数值解法，并应用于三峡大坝泄洪坝段横缝接触问题的研究，分析论证了横缝灌浆前后大坝孔口应力的变化特征及不同灌浆效果对深孔孔口应力的影响，得到了一些有益的结论。     

基于三维有限元的孔口结构应力分析和配筋研究

当前,坝内开孔泄流已成为坝工结构设计主流趋势,但坝体开孔孔口应力集中会使孔口周围混凝土产生裂缝从而导致坝体破坏,适当配筋能够较好地避免该问题。本文以某水电站为例,建立三维有限元模型,采用三维线弹性有限元法对冲沙底孔周边混凝土结构典型部位进行应力分析,评价其应力状态,并以"静力应力为辅、动力分析为主"为基础,进行动力配筋设计。结果表明,配筋满足动力作用下结构安全性要求,为坝工孔口结构动力配筋设计提供了参考依据。     

坝身孔口群应力分析的子结构单元法

采用子结构单元法分析了溪洛渡双曲拱坝在坝身无孔、表孔＋深孔和表孔（二孔）＋中孔＋深孔三种工况下的坝身应力。研究表明，采用子结构单元模拟孔口，可以显著加密孔口局部区域网格，精确计入坝身刚度削弱及孔口应力集中，并且具有开口位置、尺寸及数量任意的特点，使用灵活方便     

复合混凝土热养护后力学性能及其均匀化性质

针对在隧道等高地温环境中混凝土强度损失大、耐久性差等问题,通过试验研究了添加钢纤维、聚丙烯纤维和玻化微珠的一种复合混凝土在经历热养护后的力学性能,揭示了抗压强度、抗拉强度和破坏特征随养护温度的变化规律。由均匀化理论推导了考虑热-力关系的复合混凝土单轴压缩强度公式。结果表明:相较于无材料添加的普通混凝土,复合混凝土具有更高的抗压强度和抗拉强度,在热养护后强度损失率较小;复合混凝土在破坏后 “裂而不散”,具有较高的残余强度;纤维等夹杂材料有助于提高混凝土高温后的强度及耐久性;基于均匀化理论建立的混凝土强度模型与试验结果吻合较好。研究结果可为高地温隧道衬砌结构的优化设计提供依据。     

围岩特性与衬砌厚度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响

为探明围岩特性与衬砌厚度对衬砌混凝土温度应力的影响,从而制定合理的温控标准,提出了技术可行、经济合理的温控措施,确保了白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土具有较高的抗裂安全性。根据白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土的结构和材料特性以及边界条件,利用ANSYS对衬砌施工过程中的温度场和应力场进行三维计算。结果表明:衬砌厚度越大,混凝土温度越高,最高温度出现时间越晚;围岩强度越高,衬砌厚度越大,产生的拉应力就越大;而围岩强度越差,衬砌厚度越大,对应的拉应力相对较小。围岩特性与衬砌厚度共同影响着衬砌混凝土温度和温度应力变化趋势,因此,为确保混凝土抗裂安全性,对不同围岩特性的地段应选择不同的衬砌厚度。研究结果可供类似工程参考。     

重力坝加高中新老混凝土结合面开合若干问题探讨

重力坝加高工程中,新老混凝土结合面在各种荷载作用下可能会脱开.结合某重力坝加高工程,利用无厚度接触面单元模拟新老混凝土结合面,通过三维有限元仿真计算,研究了影响新老混凝土结合面开裂的多种因素,包括新老混凝土结合面的强度、新混凝土的厚度、保温措施、分缝措施等,提出减小新老混凝土结合面开裂的工程措施,以增强大坝的整体性,为以后的重力坝加高提供参考.     

石粉在三级配泵送混凝土中应用研究

结合糯扎渡水电站工程建设,以C25三级配泵送混凝土为研究对象,对比研究了7.0%、10%、15%、20%（质量百分比）4个不同石粉含量下分别选择不同粉煤灰掺量（0、15%、25%）配制的机制砂混凝土的工作性和不同龄期的强度。研究结果表明,25%掺量的粉煤灰与15%含量的石粉产生了良好的叠加效应,使混凝土获得了较佳的工作性和强度。研究结果同时显示,石粉作为掺合料不利于三级配泵送混凝土的配制,对其工作性带来不利影响,水粉比宜控制在0.37左右。     

不同界面剂对第二龄期新老混凝土粘结强度的影响

选用普通硅酸盐混凝土作为试验混凝土,采用水泥净浆、掺粉煤灰的水泥净浆和掺新型固结材料TG-1的水泥净浆作为试验粘结剂,分别用这三种界面剂对第二龄期新老混凝土进行了粘结试验。7 d及28 d的试验结果表明:(1)水泥净浆界面剂的粘结效果随着其水灰比的增大而增强;(2)掺粉煤灰的水泥净浆界面剂对混凝土新老粘结界面强度的影响规律性不强;(3)掺TG-1固结剂的水泥净浆界面剂的粘结效果随着TG-1固结剂掺量的提高而增强。最后,对试验所产生的结果进行了机理分析。     

厚倒丁字型高强度混凝土墩墙施工期水管冷却温控效果研究

为了制定合理的水管冷却方案,基于ANSYS有限元仿真方法,计算了厚倒丁字型高强度混凝土结构在无水管冷却、单排水管冷却及双排水管冷却工况下的温度、应力变化规律,探讨其施工期水管冷却温控防裂效果。结果显示:采用单排或双排水管冷却方案后,高强度混凝土墩墙内外温差分别降低了42%和90%,外表面早期应力分别减小了40%和80%以上,内部后期应力分别减小了20%和75%以上。可见,双排水管的冷却效果明显优于单排水管,可有效避免混凝土墩墙开裂风险。结果表明,在厚倒丁字型高强度混凝土结构施工期,冷却水管布置应较密集,水管间距以1 m以内为佳。     

严寒地区大坝混凝土降温速率研究

针对严寒地区大坝混凝土的降温速率问题,以丰满水电站碾压混凝土重力坝为例,采用有限元法进行仿真分析计算,研究了降温速率的作用及其影响因素。研究结果表明:通水冷却、表面保护、体型及环境温度均会对降温速率造成较大的影响,继而影响混凝土温度应力的发展:增大早期降温速率可以减小后期温度应力,但存在早期开裂风险。然而,减小中后期降温速率可以充分利用徐变和强度,减小开裂风险。     

大岗山高拱坝混凝土无裂缝成因的探讨

大岗山高拱坝坝址区地震基本烈度为Ⅷ度,100年超越概率2%,水平峰值加速度为557.5 gal,其混凝土裂缝控制技术是关键。大岗山拱坝建成后,混凝土无裂缝,坝体无渗漏,真正实现了拱坝混凝土无裂缝的目标。分析原因有以下两方面:(1)混凝土设计抗裂指数高、材料性能好,其设计抗裂指数为1.8,施工仿真计算结果达2.2以上;混凝土抗压强度高、弹模低、极限拉伸值大、绝热温升值低、徐变变形较大、自身体积变形较小。(2)仓面施工和温度控制达到了较高的质量水平,对于混凝土抗裂十分有利。