寒潮条件下碾压混凝土拱坝温度应力仿真研究

温度裂缝会影响混凝土坝的安全运行,而施工期遭遇寒潮是引起坝体表面裂缝的主要原因之一。为了研究寒潮对碾压混凝土拱坝温度和应力的影响以及坝体表面保温措施的保温效果,采用有限元法对有、无寒潮以及采取表面保温措施3种工况进行了仿真计算研究。结果表明:寒潮发生时,坝体内外最大温差为36.3℃,最大温度应力为2.14 MPa;采取表面保温措施后,最大温差降到25.8℃,最大温度应力减小到1.12 MPa。在坝体内部,温度和应力变幅均不大。寒潮影响的深度仅为0.8 m。可见,寒潮在坝体表层混凝土引起了较大的温降和温度应力,采取表面保温措施可以显著减小寒潮对坝体的影响。     

龙华口碾压混凝土重力坝表面永久保温对施工期温度应力的影响

龙华口碾压混凝土重力坝位于寒冷地区,冬季坝体内外温差大,易产生较大的拉应力而导致表面开裂.现结合大坝工程实际施工条件及进度安排,通过三维有限元仿真分析,主要研究了浇筑进度和表面永久保温措施对施工期大坝混凝土温度应力的影响.仿真分析结果表明,施工进度安排对大坝温度应力有较大影响,采取大坝表面永久保温措施可显著减少坝体内外温差,有效控制大坝温度应力,为施工期温控设计提供了参考依据.     

碾压混凝土坝应力场有限元及施工仿真分析

采用三维有限元法对某碾压混凝土坝(RCC)在施工导流期的应力场进行分析,着重校核了顶部未到设计龄期的碾压混凝土和大型导流底孔周边的应力分布;并初步探讨了在多因素影响情况下,从开始施工到蓄水运行的坝体温度场、应力场的全过程仿真分析方法。     

高海拔气候环境下碾压混凝土重力坝施工期开裂风险分析

DG水电站位于高寒高海拔地区，气候环境复杂。为研究施工期碾压混凝土温控防裂问题，选取DG水电站厂房坝段为研究对象，采用三维数值仿真模拟技术进行施工期大坝温度场和温度应力计算，以及气温骤降、昼夜大温差对坝体影响的敏感性分析。研究结果表明：气温骤降、昼夜大温差在坝体表面分别产生约1.4,0.9 MPa的拉应力，易在坝体表面引起裂缝；为了减小由此引发的混凝土开裂风险，采用混凝土表面保温防护措施之后，坝体表面温度应力相应得到显著改善，拉应力分别减少至约0.3,0.4 MPa。     

叶巴滩堆石混凝土二道坝温度应力仿真分析及温控措施研究

对位于高海拔地区的叶巴滩堆石混凝土二道坝工程开展全坝段温度应力仿真分析,重点研究大坝横缝分缝措施和混凝土表面保温措施对坝体温度应力的影响。结果表明：结构分缝措施可以降低坝体内部拉应力,设置1条横缝即可有效控制坝体内部高拉应力区范围,并使应力极值降低约0.8 MPa;混凝土表面保温措施可在秋冬季节显著降低大坝表层混凝土温降幅度,减小表层温度应力水平,使应力极值降低约0.6 MPa;叶巴滩二道坝设置1条横缝并采取表面保温可满足施工期温控要求。     

乌东德水电站导流规划与设计

乌东德水电站施工分初期导流、中期导流和后期导流。初期导流采用隧洞泄流、土石围堰全年挡水导流方式;中、后期采用导流隧洞、坝体中孔、表孔和泄洪洞联合泄流,坝体临时断面全年挡水导流方式。受地质条件影响,两岸导流洞靠山侧布置,导致洞线长、规模大,且由于洪峰来量大,导流洞断面也较大。简要介绍了乌东德水电站导流规划和导流建筑物布置、导流标准、导流程序及导流建筑物设计等,可供类似具有复杂导流条件的水电站施工参考。     

重力坝中劈头裂缝开裂分析

混凝土重力坝中的表面裂缝在蓄水后容易扩展成劈头裂缝。本文通过三维有限元仿真计算,分析上游表面裂缝在蓄水后,水沿着裂缝入渗至坝体内部,对内部混凝土造成的冷击影响,进而判断表面裂缝扩展成劈头裂缝的可能性。通过工程实例计算表明,上游表面裂缝扩展成劈头裂缝主要原因是水沿着裂缝入渗至坝体内部,温度应力叠加水的压力,在裂缝周端引起很大的拉应力,进而使裂缝向纵深扩展。通水冷却措施对改善缝端应力效果并不明显,防止劈头裂缝的有效方法是在蓄水前对坝体上游表面裂缝进行封堵处理。     

表面保护对施工期碾压混凝土薄拱坝温度与应力的影响

针对碾压混凝土薄拱坝表面温度梯度受外界气温变化影响显著而易产生温度裂缝的问题,以铁川桥碾压混凝土薄拱坝为工程背景,依据实际的施工进度和碾压混凝土的热力学参数,采用自主开发的FZFX3D温控计算软件,对施工期碾压混凝土薄拱坝在表面一直裸露与永久保护两种工况下进行三维温控仿真分析,通过比较坝体在有无表面保护措施下的温度与应力变化,研究表明对于受外界气温影响显著的碾压混凝土薄拱坝,表面保护措施不仅可以明显减少气温对混凝土表层温度梯度的影响,特别是距离坝体表面2m厚范围内的影响最显著,而且对坝体最大拉应力也有明显的改善,是节约温控成本的一项可行措施,也为类似工程实施温控措施提供借鉴。     

不同自重施加方式对拱坝施工期应力的影响

自重作用对拱坝应力状态影响较大,拱坝分析中,在施加自重时必须考虑真实的施工过程。以实际拱坝为例,采用有限元通用软件ANSYS,利用单元生死对拱坝的施工过程进行仿真分析,计算中考虑了施工中不同自重施加方式对坝体应力的影响。计算结果表明,施工过程对坝体应力有显著影响,给出了仿真计算的自重施加方式,为类似工程的拱坝应力分析提供了依据。     

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。     

石门坎水电站混凝土双曲拱坝坝体通水冷却措施

论述石门坎水电站拱坝坝体通水冷却措施。拱坝温控包括混凝土内部温度控制、坝体表面保温及坝体通水冷却。而坝体通水冷却对坝体混凝土应力影响较大。只有通过控制不同时期坝体通水温度和通水量,逐渐释放坝体混凝土热量,才能科学控制坝体混凝土应力,防止拱坝坝体产生裂缝。     

碾压混凝土重力坝通水冷却仿真分析

碾压混凝土重力坝采用干硬性混凝土和薄层碾压方法施工,易受高气温、强烈日晒等环境因素影响,加大了我国南方地区碾压混凝土重力坝温度控制难度。以大型有限元软件ANSYS为平台,考虑通水冷却措施,对碾压混凝土重力坝进行全过程仿真计算。根据温度场及应力场计算分析结果,在采取通水冷却措施后,坝体温度及应力得到有效控制(最大应力约0.75 MPa),但根据应力历程曲线,建议实际工程中做好坝体表面冬季保温措施。     

藏木水电站施工期实测应力监测成果分析与评价

对藏木电站大坝应变计组监测资料进行处理与分析,对于了解大坝安全性态和指导工程运行具有重要意义。本文结合坝体导流底孔下闸蓄水前的混凝土应力计算成果对坝体应力状态进行了定性、定量分析。综合分析认为藏木水电站大坝应力状态正常,安全状态良好。     

几个参数对拱坝温度及应力影响的研究

构皮滩拱坝是目前世界上在建的高混凝土拱坝之一,由于构皮滩工程规模大,施工技术复杂,对坝体进行温度应力仿真计算,分析研究各种不同参数对坝体温度及应力的影响,对搞好大坝的温控设计,保证工程施工质量和进度具有重要意义。影响坝体温度场及温度应力的参数很多,通过全过程模拟混凝土拱坝施工过程,采用三维有限元法计算分析了混凝土绝热温升、弹性模量及封拱前残余温度应力对坝体温度及应力的影响。研究结果表明：绝热温升的变化对坝体早期最高温度有很大的影响作用;弹性模量与温度应力基本上成线性关系;考虑施工期温度残余应力后,所计算的各项应力指标总体上比按拱坝规范算法计算的坝体运行期综合应力偏大。     

大坝加厚温度场和温度应力仿真分析

为了探明新加厚坝体堆石混凝土出现裂缝的原因,研究进一步采取的综合温控防裂措施的有效性和合理性,在考虑混凝土热力学参数随混凝土龄期的变化及坝体分层浇筑过程和外界气温对其温度应力影响的基础上,对某加厚拱坝施工期和运行期的温度场、温度应力场进行了三维有限元仿真计算,得出了加厚坝体堆石混凝土温度场、温度应力分布及其随时间变化的规律。经分析,新加厚坝体混凝土需要增设横缝来降低较大的拱向拉应力,在冬季要对越冬层面和暴露在空气中的混凝土表面采取保温措施来降低上下层温差和内外温差,同时应采取有效措施避免新老坝体混凝土接触面大面积脱开。     

老混凝土坝防渗加固施工中温度应力仿真分析

运用大型通用有限元分析软件ANSYS对某老混凝土重力坝防渗加固形成防渗心墙施工中的温度场及温度应力进行全过程的仿真分析.计算中考虑了水温、气温、坝体材料分区、坝体切槽、浇筑层尺寸以及混凝土发热率等因素的影响.得出了施工过程中温度场及温度应力的变化规律,新浇混凝土对坝体整体湿度场影响较小,但浇筑坝内的温度和应力都有一定变化,新老混凝土接触处应力发生较大变化,开挖、浇筑施工中温度作用不显著改变坝体整体应力状态,但温度荷载却为产生坝体应力的主要因素.     

基于FLAC3D的碾压混凝土重力坝温度应力模拟分析

温度作用下碾压混凝土重力坝局部出现拉应力,导致坝体产生裂缝,影响坝体施工质量。基于有限差分软件FLAC3D,将坝体温度场和应力场进行耦合计算,模拟重力坝在施工和运行中坝体温度应力场。结果表面:在坝体施工过程中,坝体内外局部位置温差较大,在坝顶和坝体迎水面会形成较大的拉应力。在坝体运行过程中,影响坝体温度的因素主要为季节气温和水温,而夏季温度场对坝体稳定性不会造成影响。冬季坝体表面温度较低,而此时水的浸润作用减弱,坝体内外温差加大,在坝体背水面会形成局部拉应力集中,对坝体稳定性造成影响,所以在混凝土重力坝冬季运行过程中要采取一定温控措施,防止混凝土开裂。     

红河水库除险加固设计

红河水库大坝安全类别评定为三类坝,存在严重安全风险.加固设计从溢流坝扩建、大坝上游面防渗、大坝接缝及导流底孔灌浆、大坝下游面保温等方面进行.工程采取保温措施后,坝体应力得到了极大改善,坝体应力水平大幅度降低,高应力区分布范围显著减小,大坝整体安全处于可控状态.     

严寒地区常态混凝土拱坝长期保温防裂措施

在严寒地区修建混凝土拱坝,超低极端气温、超大年内温差和冬季突发寒潮等环境温度荷载是造成混凝土结构拉裂破坏的重要因素,因此开展长期保温防裂措施的研究意义重大。采用等效原理,提出了保温层-混凝土复合材料的热传导等效模拟概念,建立了有限元数值仿真中不同厚度混凝土与表面保温层等效单元;利用严寒地区长期实测资料和同类工程经验,选定结构数值仿真的气温、水温和材料热力学参数,开展温降工况下不同保温层厚度的坝体温度场及应力场数值计算与分析。结果表明:严寒地区坝体在无保温层时的坝体表面混凝土温度变化规律与气温基本相同,采取保温措施后保温层对坝体表面的保温效果较为明显,保温效果随保温层厚度的增加而增强;无保温层时上下游坝面出现大面积的拉应力区,增加保温层后坝体的拉应力区有所减小且应力随保温层厚度的增加而逐渐减小。     

ANSYS在三峡导流底孔封堵温度场分析中的应用

三峡工程泄洪坝段导流底孔将于2006年11月开始回填混凝土进行封堵.研究回填材料的热学和力学性质(包括混凝土的自身膨胀和徐变)、封堵方案、施工顺序、环境温度、通水冷却以及库水位对泄洪坝段的温度场、应力分布和施工缝状态的影响,对保证封堵质量和效果具有十分重要的意义.应用ANSYS 5.5系统软件对三峡工程泄洪坝段导流底孔回填封堵的温度场进行仿真分析,计算模型采用三维热实体单元Solid70离散坝体和封堵体,用三维热-流管单元Fluid116离散冷却水管,并利用三维热表面效应单元Surf152建立混凝土与冷却水管间的对流换热关系.与其他分析方法相比,应用ANSYS能够获得更为精确的分析计算结果.