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。     

混凝土坝水管冷却自生温度徐变应力的数值分析

用三维有限元计算了混凝土坝水管冷却产生的自生温度徐变应力.计算模型分为3种:模型A为均质混凝土;模型B包含新老两种混凝土;模型C包含混凝土和岩石.计算结果表明,水管冷却时在孔口边缘产生相当大的拉应力,足以引起裂缝,改用小温差早冷却缓慢冷却方式后,拉应力即大幅度减小.     

水工薄壁混凝土结构水管冷却效果的研究分析

在施工期,薄壁混凝土结构容易产生裂缝,针对这一问题,文章阐述了裂缝的成因和开裂机理,认为混凝土早期的内外温差、后期的基础温差是产生这类裂缝的主要原因,将水管冷却技术应用于薄壁混凝土结构来减小内外温差和基础温差。借助于已有水管冷却混凝土温度场应力场的理论算法,通过三维有限单元法计算了某渡槽在水管冷却措施下的温度控制和裂缝防止效果,计算显示,该渡槽混凝土结构中水管冷却的温控效果是明显的,同时,水管冷却技术在施工现场操作灵活、施工成本较低,因此在薄壁混凝土结构工程中值得推广应用。     

倒T型混凝土薄壁结构施工期温度裂缝控制研究

针对倒T型混凝土薄壁结构特点以及施工期易产生裂缝这一问题,研究了裂缝成因和开裂机理,提出了相应的防止措施。倒T型薄壁混凝土结构早期的内外温差、后期基础温差是这类裂缝产生的主要原因,而表面保温和内部水管降温是防止这类裂缝的有效温控措施。基于Arrhennius方程,采用水化度理论预测了温度和龄期对混凝土基本热学和力学性能发展的影响规律,结合混凝土温度场应力场的基本原理和水管冷却的计算方法,对某一实际工程进行了仿真计算分析。计算结果表明,表面保温和内部水管降温相结合的温控措施,裂效果良好。     

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。     

倒T字型混凝土薄壁结构施工期温度裂缝控制研究

针对倒T字型混凝土薄壁结构特点以及施工期易产生裂缝这一问题，阐述了裂缝成因和开裂机理,提出了相应的防止措施。倒T字型薄壁混凝土结构早期的内外温差，后期基础温差是这类裂缝产生的主要原因，而表面保温和内部水管降温是防止这类裂缝的有效温控措施。基于Arrhennius方程，采用水化度理论预测了温度和龄期对混凝土基本热学和力学性能发展的影响规律，结合混凝土温度场应力场的基本原理和水管冷却的精确算法，对某－实际工程进行了仿真计算分析。计算结果表明在表面保温和内部水管降温相结合的温控措施下，防裂效果良好。该措施对类似工程具有一定的参考价值。     

小温差早冷却缓慢冷却是混凝土坝水管冷却的新方向

提出混凝土坝水管冷却的新方式:小温差、早冷却、缓慢冷却,与大温差、晚冷却、短促冷却的传统冷却方式相比,它可以把混凝土与水温之差从目前的20～25℃减少到4～6℃,从而可大幅度提高抗裂安全度.过去人们对水管冷却自生温度应力重视不够,笔者提出了计算方法,它能引起相当大的拉应力,采用小温差可以减小这种应力.目前往往限制后期冷却在龄期120 d后开始,采用小温差可取消这一限制,从而赢得了几个月时间.笔者提出的这种新冷却方式,在不影响施工进度的前提下,不但减小了自生应力,也减小了约束应力,是今后混凝土坝水管冷却的发展方向.文中还提出了一整套实用计算公式.     

温度应力、自收缩对高性能混凝土早期开裂的影响

根据高性混凝土的水化特性、物理力学特性及自收缩特性，分析了高性能混凝土早期开裂机理和影响早期开裂的主要因素．并结合工程实例，借助混凝土温度和应力有限元仿真计算方法分析研究了表面适度保温和水管冷却技术在高性能混凝土温控防裂中的应用效果．研究结果表明，表面适度保温与水管冷却相结合能有效降低混凝土的内外温差，减小混凝土早期表面拉应力与后期内部拉应力，防裂效果明显，对类似的工程具有借鉴作用．     

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。     

引江济淮工程枞阳船闸闸室混凝土施工期温控措施仿真分析

为应对船闸闸室薄壁大体积混凝土结构在施工期易出现裂缝的问题,以引江济淮工程枞阳船闸典型闸室段为例,模拟了其浇筑过程,研究了闸室混凝土结构施工期的温度和应力特性,以及不同温控措施对温度和应力的影响。研究结果表明：在浇筑早期,闸室混凝土易在表面和浇筑层间结合面出现裂缝,浇筑后期则易在混凝土内部出现裂缝;降低浇筑温度能一定程度提高闸室混凝土抗裂能力;采取表面保温措施能减弱外界气温的影响,减小内外温差,降低结构表面早期的开裂风险;采取通水冷却措施能帮助混凝土降温,减小混凝土结构的内外温差和峰值温度,提高表面早期的抗裂安全度。     

渐变流道混凝土结构施工期温度应力特性

水电站和泵站的流道结构中存在着各种形式的流线形结构,可以统称为渐变流道结构,工程经验表明,它们在施工期的应力发展特点不同于其他水工混凝土结构。以此类结构的某实际工程为研究对象,采用数值仿真计算方法,对不同约束形式影响下混凝土温度场和应力场的变化规律进行了深入分析。结果表明:当结构的两个端部均被约束时,产生的拉应力超过结构混凝土的抗拉强度,极易发生贯穿性裂缝;而任意一端被约束时与两端自由的应力状态差别不大。此外,由于粗端与细端断面尺寸相差较大,导致它们的温度场和应力场变化不同步,相位差约3个月。     

基于有限元法的大体积混凝土温控方案优化研究——以凤凰颈泵站改造工程为例

为优化大体积混凝土温控方案以避免大体积混凝土因内部水化反应放热导致温度裂缝产生,以凤凰颈泵站改造工程为例,基于有限元方法使用 MIDAS FEA 软件通过对不同温控方案（四种冷却水管布置方案）的大体积混凝土进行温控数值模拟计算获得大体积混凝土内部的温度场、应力场,并对现场监测点实测温度变化与模拟结果进行比较,大体积混凝土内部温度先迅速上升,80 h 后逐渐下降。综合对比四种温控方案最高温度及最大应力,方案二为相对最优方案。     

碾压混凝土拱坝温度应力场仿真研究

拱坝是固结于基岩的空间壳体结构,体型较为复杂。针对拱坝易存在的温度裂缝问题,结合碾压混凝土拱坝的施工特点及进度计划,采用三维有限元浮动网格法进行温控仿真研究计算。计算结果表明：在高温月份控制碾压部位坝体混凝土的入仓温度,对不同区域碾压的混凝土进行初期、中期和后期冷却,最大温差和最大应力均可满足拱坝温控设计要求。计算结果为预防坝体混凝土开裂提供了重要理论依据。     

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。     

论混凝土坝的水管冷却

摘 要：水管冷却是混凝土坝重要温控方法。在水管冷却过程中，混凝土温度场和应力场十分复杂。本文首先系统地总结了混凝土坝水管冷却温度场与应力场分析方法，给出了几个新的计算方法，提出了最合适的方法，然后指出水管冷却是双刃剑，它既可有效控制混凝土温度，有利于防裂；如使用不当，又可引起严重裂缝。对几个重要影响因素进行了分析，提出了混凝土坝施工中正确使用水管冷却的几个原则，以趋利避害，达到有效控制温度防止裂缝的目的。     

进水塔蓄水期温度场及温度应力ANSYS分析

结合某水库进水塔两种蓄水方案,应用参数化设计语言APDL对ANSYS进行了二次开发,完成了其蓄水期温度场和温度应力的仿真分析。分析表明:两种方案温度应力均小于混凝土极限拉应力。方案一蓄水期最高温度为27.953℃,最大温度应力为1.91 MPa,均大于方案二,方案二更有利于结构整体安全运行。     

某碾压混凝土重力坝施工温控措施研究

在碾压混凝土坝施工和运行期间防止裂缝的产生是需要考虑和控制的重要问题,对具体温控措施进行研究可为以后提供重要的技术指导。以某碾压混凝土重力坝工程为例,利用大型有限元软件ANSYS进行建模,采用三维有限元浮动网格法模拟碾压混凝土坝的施工过程,根据工程施工进度和碾压混凝土的热力学参数,针对浇筑温度、通水冷却措施,初拟了3个温控方案,对各个方案的温度场和应力场进行计算分析。结果表明:高温季节进行混凝土浇筑对坝体温度和应力影响较大,极容易造成裂缝;通过控制浇筑温度和通水冷却措施,坝体最高温度得到了有效的降低,最大应力基本满足碾压混凝土坝容许应力要求。此研究成果可为类似工程的温控设计提供参考。     

大体积混凝土结构表面保温措施工程实例分析

为了避免某水电站坝体在施工和蓄水运行过程中因温度应力超过混凝土抗拉强度而产生裂缝,结合该大坝的实际工程情况,将大型商业有限元软件ANSYS与三维有限元温控主体程序RCTS相结合,对该水电站坝体在坝轴线方向横缝之间的整个坝段施工期和运行期的温度场、温度应力进行了仿真计算。计算结果表明：坝体基础常态混凝土垫层部位在外温变化及基岩约束双重作用下,出现了较大的拉应力。混凝土表面铺设保温板后,减小了外界温度对混凝土的影响,垫层部位的最大应力有所降低。可见,混凝土表面铺设保温板是降低温度应力的有效措施。     

昼夜温差对薄壁混凝土结构温度应力的影响分析

薄壁混凝土结构受昼夜温差的影响更容易产生裂缝.针对这一问题,利用三维有限单元法对某薄壁混凝土结构施工期进行了温度场和应力场的仿真计算分析.结果显示,在昼夜温差作用下,薄壁混凝土结构表面和内部均会产生较大应力波动,波动幅度在0.3～1.9 MPa之间,对施工期温控防裂不利.此外,对薄壁混凝土结构施工期的仿真计算,环境温度取日气温变化更加合理.该研究能为具有较大昼夜温差地区的混凝土工程施工设计提供参考.