闸墩结构防裂方法探究分析

墩墙结构形式单薄,其混凝土温度裂缝问题一直备受关注。对此,分析了裂缝产生的原因和危害,提出把底板与部分墩墙一起浇筑、改变底板宽度两种方式以降低裂缝产生的可能性,结合三维有限单元法和温度应力仿真计算程序进行计算分析,得出底板与部分墩墙一起浇筑的方式可使闸墩底部拉应力更小,有利于防裂;底板宽度过大不利于防裂;同时通水冷却是增加安全裕度降低开裂风险的有效方式,对实际工程有一定的参考作用,因此要充分发挥其正面作用,避免其负面效果,以达到防裂的目的。     

混凝土早龄期收缩开裂细观力学机理研究

缓减混凝土早龄期收缩开裂是提升混凝土结构耐久性和防水性能的关键环节,对此研究了基于细观力学的混凝土早龄期收缩开裂机理。采用随机骨料模型对混凝土内粗骨料、砂浆和界面过渡区(ITZ)进行参数化建模生成混凝土细观结构,建立混凝土细观数值模型,针对现行试验规范,确定模拟所需力学参数并验证计算方法。结果表明,混凝土早龄期的收缩应变随时间的变化趋势受粗骨料随机分布的影响不大,不同分布形式下的混凝土24 h收缩应变值最大相对误差为7%;平板混凝土试件早龄期的收缩裂缝沿着裂缝诱导器尖端区域的ITZ单元发展,不同粗骨料分布形式下的裂缝面积最大相对误差为9.5%。     

配筋方式对混凝土沟盖板早龄期收缩特性的影响

混凝土沟盖板早龄期收缩变形所引起的开裂问题普遍存在,而配筋方式是其中的重要影响因素。为此,依据某电力公司沟盖板原配筋方案及其优化配筋方案,基于ABAQUS有限元软件模拟分析了不同配筋方式对混凝土沟盖板早龄期收缩特性的影响,并计算了沟盖板于相应龄期发生开裂的环境温差阈值。结果表明,横向构造钢筋拉通不利于混凝土抵抗早龄期收缩应力;在相同配筋情况下,增设钢丝网不利于混凝土抵抗早龄期收缩应力;配筋率增大、钢筋与角钢框焊接均不利于混凝土抵抗早龄期收缩应力。     

配筋方式对混凝土沟盖板早龄期收缩特性的影响

混凝土沟盖板早龄期收缩变形所引起的开裂问题普遍存在,而配筋方式是其中的重要影响因素。为此,依据某电力公司沟盖板原配筋方案及其优化配筋方案,基于ABAQUS有限元软件模拟分析了不同配筋方式对混凝土沟盖板早龄期收缩特性的影响,并计算了沟盖板于相应龄期发生开裂的环境温差阈值。结果表明,横向构造钢筋拉通不利于混凝土抵抗早龄期收缩应力;在相同配筋情况下,增设钢丝网不利于混凝土抵抗早龄期收缩应力;配筋率增大、钢筋与角钢框焊接均不利于混凝土抵抗早龄期收缩应力。     

高温期滑模快速施工条件下的重力坝表孔长闸墩温控防裂

针对滑模快速施工条件下混凝土闸墩温控防裂问题,以官地水电站表孔闸墩为例,采用仿真计算方法预测并优化了该闸墩施工期温度和应力发展过程。结果表明,在混凝土所处环境温度较高、混凝土结构体积较大、约束大时,二级配混凝土、门槽、溢流面顶部附近的闸墩混凝土、间歇面四个区域易开裂,需加强水管冷却和表面保温措施。     

某电站厂房楼板裂缝成因三维有限元静力分析

针对水电站厂房楼板裂缝成因复杂性问题,采用有限元程序ANSYS对某电站厂房结构进行了静力计算,获得了厂房发电机层楼板混凝土构件应力和位移响应,并利用混凝土Willam and Warnke开裂准则,计算分析了厂房发电机层楼板的开裂.结果表明,厂房楼板裂缝主要分布于发电机机墩周围及梁与楼板交界区域,建议进行有针对性的限裂加固措施,以确保厂房后续运行过程中的安全.     

基于ANSYS的大体积混凝土温度应力 计算程序开发研究

通过对ANSYS有限元计算软件进行二次开发,实现了对大体积混凝土结构施工期与运行期温度场、应力场的仿真模拟。该计算程序可考虑实际工程中的各种荷载和边界条件,具有计算效率高、通用性好的特点。利用本程序对某碾压混凝土重力坝28号非溢流坝段的施工与运行过程进行了完整的数值仿真计算,计算结果表明本程序能很好地模拟大体积混凝土结构施工期和运行期的温度场和应力场     

大型泵站施工期温度场与应力场数值仿真分析

大型泵站的底板、墩墙、流道、楼板等构件尺寸大,施工时混凝土温度应力十分复杂,易引起开裂并影响结构的安全和使用。针对南水北调东线工程某大型泵站工程,研究了施工期混凝土仿真分析计算方法,建立了三维有限元施工仿真计算模型,对泵站结构施工期的温度场与温度应力场进行了仿真计算。结果表明,泵站底板和闸墩等构件温度应力较大,易出现开裂。据此提出了相应的温控防裂建议,为工程设计与施工提供了依据。     

软土地基水闸裂缝成因分析及处理方法

针对在软土地基上建造水闸时施工期存在温差、自生体积和干缩等变形,加上土压力、渗透压力和外部荷载等共同作用,闸体极易开裂甚至失稳,分析了水闸混凝土裂缝产生机理,可有效防止裂缝的产生.     

基于数值流形方法的地下厂房顶拱喷混凝土开裂成因机制分析

喷混凝土是地下洞室围岩的重要初期支护结构之一。针对丰宁抽水蓄能电站地下洞室的顶拱喷混凝土开裂问题,本文在围岩地质条件和监测数据分析的基础上,采用适于岩石不连续变形问题分析的数值流形方法,对喷混凝土的开裂成因机制进行了研究。首先,基于地质条件和监测数据分析,发现地下洞室顶拱喷混凝土开裂较严重的区域,主要集中在表层围岩变形较大区域,并从荷载效应和围岩变形特性角度,定性分析了喷混凝土开裂原因。其次,在数值流形法中引入节理单元的本构关系,实现了连续体的粘结-开裂过程的模拟。最后,将所提数值方法应用于顶拱喷混凝土开裂的定量分析。计算结果表明,围岩不连续变形将导致喷混凝土承担的弯曲荷载增大,并在荷载值达到喷混凝土的承载极限时发生开裂,进而揭示了岩体结构控制型地下洞室的顶拱喷混凝土层的开裂机理。     

混凝土闸墩施工期冷却水管温控防裂效果分析

针对闸墩大体积混凝土结构施工期或运行期易开裂而影响施工质量,基于燕山水库工程闸墩混凝土结构施工方案和现场环境资料,仿真计算了温度场和应力场施工期和施工后期全过程的冷却水管方案设计.仿真结果和现场实测结果表明,该措施设计与实施有效可行.     

基于响应面法的大体积混凝土开裂风险分析

温度荷载是造成施工期大体积混凝土开裂的主要原因。为了研究大体积混凝土的开裂风险,将影响混凝土温度场和应力场的物理力学参数作为随机变量,以混凝土抗拉强度与最大拉应力之差作为判断大体积混凝土开裂与否的准则,并依此建立功能函数。通过数值试验建立功能函数的响应面方程,以解决原功能函数无法显示表达的问题,最后采用JC法求解混凝土开裂可靠度指标。计算结果表明,与Monte-Carlo法的计算结果相比,所提出的大体积混凝土开裂风险计算方法得到的失效概率相对误差在4%以内,且计算效率高,精度满足要求,可应用于实际工程。     

薄壁箱型混凝土结构施工期温度裂缝控制

针对薄壁箱型混凝土结构特点及施工期易产生裂缝的问题,采用三维有限单元法仿真计算某拱式渡槽拱圈的一个浇筑段温度场和应力场,据此研究裂缝成因及开裂机理并提出相应的控制措施。结果表明,薄壁箱型混凝土结构早期的内外温差及腹板和横隔板的约束作用是产生裂缝的主要原因,而采用塑料板保温的温控防裂措施能有效预防裂缝的产生,且塑料板厚度越大,防裂效果越好。     

大吨位预应力混凝土边墩三维有限元静动力分析

为了得到某工程大吨位预应力边墩的应力变形规律,采用有限元软件ANSYS建立闸墩整体的三维有限元模型,选取3种典型工况进行静动力计算,分析闸墩整体各方向的位移情况及闸墩颈部区域、锚块尾部、预留平孔等部位的应力分布特点。由于传统的等效荷载法和降温法施加预应力不够准确,改进了等效荷载法,并对锚块底部和闸墩按分离模型进行模拟。结果表明,闸墩预应力效果明显,位移应力分布符合一般规律。局部区域拉压应力超出了混凝土的设计强度,但在深度方向上范围较浅,可通过配置非预应力钢筋限制裂缝的开展。     

江坪河水电站溢洪道闸墩选型与预应力水平分析

采用三维有限元方法对江坪河水电站控制段闸墩结构的选型进行了比较探讨,并对不同预应力值的闸墩力学性能做了对比分析,提出了合理的顸应力取值,依此对不同荷载工况下预应力闸墩结构位移和应力进行了计算并做了安全性评价.结果表明,选取的预应力闸墩结构具有整体稳定性,在各种荷载组合效应下墩体的变形和应力分布满足工程及规范<水工混凝土结构设计规范>要求.     

燕山水库溢洪道水闸闸墩和闸底板温控设计

针对大体积混凝土施工期温控能防开裂并确保工程结构安全的特点,基于燕山水库基本资料对水库溢洪道水闸闸墩和闸底板进行了温控设计和计算,获得了温升、温差等相关参数和指标,并提出了浇筑方案和建议,既降低了成本,又确保了工程质量.     

碗米坡预应力闸墩三维有限元分析

应用三维有限元数值分析方法对坝基、坝体、闸墩、混凝土锚块及预应力锚索在内的整体模型进行应力和变形计算。研究结果表明，预应力闸墩具有整体稳定性，在各种荷载的组合效应下整个墩体的变形和应力分布满足设计要求。     

大体积薄壁结构高性能混凝土抗裂研究

针对大体积薄壁结构高性能混凝土的耐久性和开裂问题,以南水北调中线工程漕河段渡槽所用高性能混凝土为例进行配合比设计试验,研究了多元复合材料的耐久性、抗裂性试验方法,优选提交了混凝土配合比.工程实践表明,该混凝土各项性能满足要求,可供类似工程借鉴.     

压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂数值模拟研究

立足于直接求解压力隧洞设计所关注的衬砌裂缝条数和裂缝宽度,同时考虑混凝土衬砌的开裂、钢筋的作用、钢筋与混凝土间的粘结滑移以及围岩的作用,建立了压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂的数值模型,并编制了相应的计算程序。采用该计算程序对压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂问题进行数值模拟研究,分析了钢筋量、围岩条件对裂缝条数和裂缝宽度的影响,并着重与现行规范进行对比分析。结果表明,所建模型能反映压力隧洞钢筋混凝土衬砌作为地下结构的受力特性;围岩条件对裂缝条数和宽度均有明显影响;压力隧洞钢筋混凝土衬砌限裂的关键在于改善围岩条件,不宜盲目加大钢筋量。该研究结果对压力隧洞工程实践具有一定的指导价值。     

钢衬钢筋钢纤维混凝土压力管道非线性有限元分析

针对钢衬钢筋混凝土压力管道在运行期因裂缝过宽导致的结构耐久性问题,在混凝土中掺入体积率分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的钢纤维形成钢纤维混凝土,基于模型试验获得的钢纤维混凝土的拉伸软化曲线,采用大型数值分析平台ABAQUS仿真分析了钢衬钢筋钢纤维混凝土压力管道受力开裂的全过程,并与原钢衬钢筋混凝土压力管道的模型试验结果进行了对比分析。结果表明,在相同内水压力荷载下,钢衬钢筋钢纤维混凝土压力管道的承载能力与普通钢衬钢筋混凝土压力管道相比,不仅其初裂荷载有所提高,管道的最大裂缝宽度明显降低,钢材的应力值也随钢纤维体积率的增加而减少。