特高拱坝封拱后温度回升及其原因分析

利用小湾拱坝工程的温度观测资料,运用仿真计算和回归分析相结合的方法来研究拱坝封拱后温度回升这一问题。小湾观测资料表明,坝体内距上、下游位置相近处,温度沿高程分布基本相同。封拱后坝体中心断面总体温升约6~8℃。研究表明,特高拱坝后期温度回升的主要原因是边界热量内传和坝体混凝土的残余水化发热,其中后期水化发热是主要原因,会使坝体内部温度高于稳定温度。后期水化发热的原因是早龄期低温温控抑制了胶凝材料早期水化和高掺粉煤灰的后期水化发热。封拱后的温度上升和回落会在坝体内部留下残余应力,且会增大拱座推力,给大坝和基础带来不利荷载增量,因此有必要进一步研究特高拱坝封拱后温度回升对坝体应力的影响。     

特高拱坝真实温度荷载及对大坝工作性态的影响

特高拱坝实际温度荷载与设计温度荷载在初次蓄水期有较大差别:一是承担封拱后温度回升荷载的结构形式不同,封拱后的温升仅作用于封拱之后的部分坝体而不是整体大坝;二是实测库水温与预测库水温不同,中下部高程实测库水温明显高于设计库水温。本文以二滩和小湾特高拱坝为例,研究设计温度荷载与真实温度荷载差异对特高拱坝的影响,并分析了真实温度荷载作用下小湾拱坝受力情况。结果表明,考虑坝体温度回升分层施加过程时,坝踵部位明显呈受压趋势;目前常用的库水温预测方法会低估坝体上游面受压程度。考虑真实温度荷载后得到的小湾拱坝坝踵应力结果与监测结果规律一致,数值相近,结果更为准确。     

锦屏一级特高拱坝工作性态仿真与反演分析

锦屏一级拱坝坝高305 m,运用有限元仿真分析方法模拟了锦屏一级特高拱坝自第一仓混凝土浇筑至蓄水运行全过程,基于监测资料对后期发热温升、坝体与基础弹性模量等主要热力学参数进行了反演分析,并对下一阶段蓄水的工作性态进行了预测。计算结果表明,锦屏一级拱坝后期发热温升约为5~6℃,短期蓄水过程中混凝土和地基弹性模量约为设计初始值的1.65倍左右。在水位上升至1 880 m时,径向最大变形出现在1 730.0 m高程的PL13-4监测点。预测值与监测值吻合较好,证明仿真分析成果能基本反映大坝实际工作性态,分析结果也为其他特高拱坝的设计提供了参考。     

特高拱坝温度应力仿真与温度控制的几个问题探讨

特高拱坝由于底宽大、岸坡陡,故采用通仓浇筑时施工期的温度控制难度大。特高拱坝的温度场和温度应力有如下几个特点:(1)约束面长且约束强,在二期水冷时约束区会存在上下两个约束面;(2)最低温度出现在封拱灌浆水冷终了时,此时也是拉应力最大的时刻,因此二次水冷是温度控制的关键时刻;(3)陡坡坝段应力大,温控难度大。结合如上特点,以小湾、溪洛渡两座拱坝为例,通过仿真分析结果,讨论施工期温度场、应力场仿真分析的基本要求,及温度控制中需注意的几个关键问题。结论认为:(1)除强约束区很容易出现裂缝要特别注意外,非约束区同样要严格进行温度控制;(2)二期冷却前或过冬前要进行一次大范围中期冷却,以降低二期水冷的降温幅度,同时要严格控制降温速率;(3)冷却区高度要大于2个灌区高度或0.3~0.4L;(4)应以精细仿真分析的结果作为特高拱坝温度控制的依据,如有条件应进行全坝仿真,无条件时则须以3个以上坝段为对象进行仿真分析。     

龙开口碾压混凝土重力坝温度与应力仿真分析

采用有限单元法对龙开口碾压混凝土坝9号泄流中孔坝段施工期和运行期的温度场、应力场进行了全过程仿真分析,应力计算考虑了坝体自重、静水压力、温度荷载、随龄期而变化的混凝土弹性模量、混凝土徐变等因素。仿真结果表明:坝体泄流孔口在施工期形成了3~4 MPa的高拉应力,但运行期后应力减小至2 MPa;坝体上部由于在夏季浇筑温度较高,温降后形成的大温差产生了较高拉应力,但10 a后应力状态改善;大坝除坝踵处出现应力集中外,整体压应力水平小于2 MPa;孔口附近及大坝整体的应力状态是基本安全的。     

多泥沙淤积对高混凝土拱坝温度应力的影响研究

在黄河等多泥沙河流上修建高混凝土拱坝,泥沙淤积对库水温必会产生一定影响,进而影响大坝稳定温度场及温度应力.基于上述问题,以泾河下游峡谷出口东庄水库230 m级高混凝土拱坝为研究对象,利用库水温计算方法和大坝仿真分析法,通过考虑坝前有无淤沙的工况,分析不同淤沙情况下的大坝水库水温、稳定温度场和温度应力.结果表明,与坝前无...     

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。     

日温差对碾压混凝土大坝表面温度应力影响分析

碾压混凝土结构在施工期受温度应力的影响容易产生裂缝,大多情况下对混凝土大坝施工期的温控分析选取月气温变化,而本文对于引汉济渭三河口碾压混凝土薄拱坝选取日温差进行研究更趋合理,能为该地区同类坝型的设计和施工提供一定参考作用。依据秦岭南北分界区域特殊气候特征,建立三维有限元模型,分别取日温差为10℃、15℃、20℃进行计算坝体混凝土计算不同龄期、不同保护标准的温度应力,结果显示：在碾压混凝土施工期当地气候的温差降幅比较大的情况下,坝体混凝土龄期较长则自身混凝土产生的应力也会相应增大,同时在坝体表面或外漏面产生较大拉应力,在日温差降幅15℃和20℃时达到7 d龄期的混凝土大坝表层产生的温度应力分别为0.533 MPa和0.71 MPa,超过混凝土的允许拉应力,采取等效放热系数为7 kJ/(m²·h·℃)、5 kJ/(m²·h·℃)聚苯乙烯材料保护后坝体表面温度应力大幅减小,等效放热系数越小相应的温度应力降幅越大。     

混凝土高坝施工期温度与应力控制决策支持系统

本文建立了混凝土高坝施工期温度与应力控制决策支持系统，该系统包括大坝温度场仿真子系统、大坝温度场反分析子系统、大坝温度徐变应力仿真分析子系统、大坝温度场和应力场预报子系统以及大坝温度控制决策支持子系统。该系统可在大坝施工过程中根据实际施工条件和温控措施，对全坝各坝块进行全过程仿真分析，及时了解大坝各坝块的温度与应力状态以及各种温控措施的实际效果，并可预报竣工后运用期的温度和应力状态。本系统已成功应用于周公宅拱坝，对混凝土坝在设计、施工和运行期的安全评估发挥了重要作用。     

中国是世界拱坝大国也是世界拱坝强国——在《特高拱坝建设总结及安全运行管理研究》会议上的发言

中国拱坝数量占全世界的40%,数量最多;世界最高的三座拱坝都在中国,因此中国是世界拱坝大国。中国解决了岩溶地区拱坝防渗、狭窄河谷拱坝大流量泄洪等技术难题,发展了碾压混凝土拱坝筑坝技术。中国学者首创大坝混凝土标号分区技术,首创混凝土坝温度应力理论体系,解决了大坝裂缝这一世界性难题;建立了拱坝优化理论、混凝土坝仿真分析方法、混凝土坝有限元等效应力方法、混凝土坝数值监控方法等,在拱坝设计和科研上取得了全世界最多的重要成果,因此中国既是世界拱坝大国,又是世界拱坝强国。     

拱坝的温度荷载与温度应力

介绍了计算拱坝温度荷载的规范公式说明拱坝控制应力可能发生的部位及荷载组合，对规范公式和经验公式的计算结果进行比较后，建议采用规范公式计算拱坝的温度荷载。     

RCC拱坝的封拱温度与温度荷载研究

在对RCC拱坝封拱温度与温度荷载特点分析的基础上,用4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拱坝的封拱温度与温度荷载。计算表明,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100m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;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;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。     

混凝土双曲拱坝温度的控制

混凝土施工期温度控制是混凝土拱坝防裂的关键技术。藤子沟拱坝混凝土粗细骨料均为长石石英砂岩,对混凝土热学性能不利,温控防裂难度大,针对该特定情况采取了一系列温控防裂措施,有效地预防了坝体裂缝。     

锦屏一级高拱坝温控特点与对策

本文从体型结构、材料参数、施工技术等方面阐述了锦屏一级高拱坝的温控特点,指出锦屏一级高拱坝底宽长、混凝土后期温度回升大、施工中通水冷却温降速度快、垫座约束复杂等因素都会对混凝土温控产生不利影响。基于仿真分析结果,本文提出了相应的对策,对于垫座和大坝基础约束区要严格控制最高温度,对于大坝非约束区要做好温降过程中空间梯度和时间梯度的控制。     

拉西瓦拱坝封拱温度研究

本文提出了一种定量确定封拱温度的方法，并用这种方法确定了拉西瓦拱坝的封拱温度。     

高拱坝裂缝成因及防治措施

在分析高拱坝混凝土材料与荷载特性、结构特点的基础上,结合现阶段国内高拱坝建设的实际情况,讨论了施工期与运行期裂缝产生的主要原因,并给出了相应的防治措施与建议。     

拱坝温度荷载计算方法的改进

目前计算拱坝温度荷载时上游水位固定在正常蓄水位,但实际库水位是变化的,由于水温与气温的巨大差异,上游水位的变化对拱坝温度荷载有较大影响。笔者提出了按照上游实际运行水位计算拱坝温度荷载的方法,计算结果表明,其影响比较大。     

峡口水电站工程混凝土拱坝裂缝处理

分析峡口大坝施工期混凝土裂缝产生的原因,介绍其处理方法和处理效果。今后应注意施工中加强温控防裂措施和施工管理。招标合同中应设立裂缝＂风险合理分担＂责任条款。