高寒地区高拱坝外掺MgO混凝土的温度应力补偿效果研究

鉴于外掺MgO微膨胀混凝土筑坝技术对提高高寒地区混凝土坝的施工速度和经济效益的意义,对高寒地区高拱坝外掺MgO混凝土的温度应力进行了仿真计算,分析了不同MgO掺量对温度应力补偿效果的影响及坝体不同部位掺MgO的膨胀补偿效果。结果表明,在大坝内部,掺MgO对混凝土能起到较好的温度应力补偿作用,且在一定范围内MgO掺量越大,应力补偿作用越明显;对大坝表面混凝土,掺MgO可能使混凝土表面拉应力增大,可通过加强表面保温来有效控制表面拉应力,且宜采用长期保温的温控措施。     

同冷区和纵缝对高海拔区西藏某重力坝混凝土温度应力的影响

针对高海拔地区西藏某重力坝大体积混凝土裂缝问题,结合三维有限单元法,对现有温控措施进行改进,采用增设纵缝和同冷区同步冷却的温控技术,降低大坝高度方向的温度梯度,协调浇筑层间的变形,减小浇筑层间的相互约束,进而降低温度应力,防止裂缝产生。结果表明,设置纵缝后坝体最大拉应力由1.71 MPa减小为1.45 MPa,抗拉安全系数由1.48增至1.74;在有纵缝的基础上,当同冷区的高度增至27 m时,坝体最大拉应力减至1.40 MPa,抗拉安全系数增至1.81。     

高拱坝施工期温度应力仿真计算

针对温度变化对结构的应力状态具有重要影响,在拱坝施工期温度应力仿真计算中,采用有限元法的初应变法分析温度徐变应力,并推导出了考虑温度徐变应力的非线性有限元公式.以某高拱坝为例进行计算,结果表明该方法正确、有效,可供类似工程参考.     

施工过程对小湾高拱坝运行期应力状态的影响

采用三维有限元方法对小湾高拱坝多种工况下的坝体应力变形进行了仿真计算,计算中考虑了封拱灌浆过程及水库分期蓄水过程对坝体应力的影响。计算结果表明,施工过程对坝体运行期应力有显著影响,给出了仿真计算荷载步数目,为类似工程的拱坝应力分析提供了参考依据。     

混凝土拱坝应力分析的有限元方法探讨

采用有限元法计算拱坝应力时,在拱坝近基础部位存在明显的应力集中,这对计算结果的评价带来了困难。为明确应力集中部位的真实应力水平,以大型分析软件ANSYS为平台,建立了拱坝三维有限元模型。针对同一模型,在相同荷载作用下,分别采用混凝土单轴强度准则(线性有限元法)和混凝土多参数强度准则(非线性有限元法)进行计算,并分析了非线性有限元法计算中参数ft值的敏感性。结果表明,两种方法所得的拱坝应力分布规律基本一致,而非线性有限元法可描述坝体在应力水平较大部位是否开裂。     

混凝土拱坝导流底孔坝段施工期温度及应力仿真分析

针对目前混凝土拱坝导流底孔坝段温控仿真研究较少的问题,通过模拟拱坝导流底孔坝段施工过程中混凝土温度场和应力场,获得不同浇筑方案下拱坝导流底孔段的最高温度及顺河向温度应力、横河向温度应力和第一主应力。结果表明,高温季节浇筑薄层混凝土易产生温度倒灌,而低温季节采取薄层浇筑有利于降低混凝土最高温度和最大温度应力,由此提出相应大坝混凝土浇筑温控建议措施,对于类似工程安全施工和进度控制具有重要意义。     

乌东德大坝低热水泥混凝土温控防裂效果研究

鉴于目前国内高混凝土坝尚无全坝应用低热水泥的先例,结合混凝土性能特点,研究了乌东德大坝中热、低热水泥混凝土的温度控制标准、最高温度控制措施及大坝抗裂安全系数,并采用有限单元法仿真计算了典型坝段施工期温度场和温度应力场。结果表明,大坝在采用低热水泥混凝土后,最高温度明显降低,富裕度增大,同时抗裂安全系数可提高至2.0以上。结果为乌东德拱坝全面采用低热水泥混凝土提供了参考依据。     

碾压混凝土拱坝诱导缝设置研究

鉴于制定合理的诱导缝分缝方案是改善碾压混凝土拱坝坝体应力、防止大坝开裂的重要措施,采用三维有限元技术,考虑施工期瞬态温度荷载作用,比较分析了桑郎碾压混凝土拱坝在不同分缝方案下的诱导缝开裂情况和坝体应力。结果表明,在靠近拱坝高拉应力区设置的诱导缝更易开裂,有效地起到释放坝体应力的作用;诱导缝的开裂对坝体不同部位的应力改善效果不同,诱导缝开裂后拱坝上下游表面高拉应力值降低明显,但远离诱导缝的坝内应力值降低较小,对碾压混凝土拱坝的诱导缝设置具有一定的参考作用。     

某高拱坝施工期封拱蓄水高度研究

针对某高拱坝施工期提前蓄水问题,采用有限元分析方法,结合ANSYS分析软件建立三维有限元计算模型,通过等效应力法及抗滑稳定相关程序研究拱坝施工期封拱蓄水高度。结果表明,高拱坝在施工期最高蓄水位情况下封拱高度可控制在浇筑高度4/5以上,通过边浇筑边封拱的施工程序,对已浇筑坝体进行部分封拱,能改善静水荷载作用下的坝体应力,进而达到提前蓄水的要求。     

基于LSTM神经网络的高拱坝混凝土温升阶段温度预测

为实时掌控高拱坝混凝土温度变化,及时制定合理控温措施,防止产生温度裂缝,深入分析了混凝土温升阶段温度影响因素,并选取初始浇筑温度、环境气温、通水温度、通水流量、绝热温升等5个主要因素作为LSTM神经网络的输入因素,建立了基于LSTM神经网络的高拱坝混凝土温升阶段温度预测模型,同时采用最大误差、平均绝对误差(M_MAE)、对称平均百分比误差(S_SMAPE)等评价指标检验模型精度,最后以白鹤滩高拱坝为例,对大坝混凝土温升期的温度进行预测。结果表明,所建预测模型的最大绝对误差为0.58℃,M_MAE、S_SMAPE分别为0.30℃、1.35%,预测精度较高,可操作性强,能为高拱坝混凝土温度控制提供决策支撑。     

某高拱坝中期通水冷却降温影响因素敏感性分析及最优温控措施

为准确了解某高拱坝坝段混凝土中期通水冷却降温影响因素的敏感性及其最优温控措施,采用有限元仿真分析方法,定性定量分析了中期降温阶段冷却水通水流量、通水温度、通水时长、混凝土单层层厚对坝段混凝土日降温速率的影响程度,发现通水流量及通水温度影响最大;进而构建了混凝土日降温速率与通水流量、通水温度之间的非线性回归方程,从定量角度给出了最优温控措施;这可为同类工程中期降温阶段的温控措施提供参考依据。     

浆砌石拱坝坝体径向竖直裂缝预防

针对浆砌石拱坝坝体上易于发生的径向竖直裂缝问题，通过典型工程实例，经统计，归纳，对比分析，提出了工程施工期和运行期预防发生竖直裂缝的规则。     

基于遗传算法的拱坝体型优化设计

根据拱坝的几何特征,应用寻优能力很强的遗传算法,结合拱坝应力分析的拱梁分载法,进行了三心圆等厚度双曲拱坝的优化设计。计算表明,该优化设计方法可行、合理。     

拱坝非线弹性损伤分析

本文以损伤力学为基础，将Ｖａｌｌｉａｐａｎ三维各向异性损伤本构模型应用到有限元法计算中，建立了以应变损伤判据为基础的三维各向异性损伤演化方程。用改进的抹平式裂缝模式模拟混凝土单元的损伤破坏，对拱坝进行了三维各向异性非线弹性有限元分析。     

高坝极限抗震能力研究方法综述

概述了土石坝和混凝土坝极限抗震能力的研究背景,并对其数值计算和模型试验方法进行了系统梳理和评价。提出在分析模型中应考虑尽可能多的影响因素,在拱坝和重力坝的极限抗震能力分析中,应考虑地基中可能滑动块体的作用和影响。对土石坝而言,建议结合地震波沿坝体放大、坝坡稳定、大坝地震永久变形和液化等因素综合判断极限抗震能力。对混凝土坝而言,建议通过考察坝体是否有贯穿性开裂、坝基交接面(或深层滑动面)的开裂是否已超过灌浆帷幕、动力求解过程是否收敛等来综合判断极限抗震能力。     

热带地区碾压混凝土重力坝温控仿真分析

鉴于热带地区气温具有全年较高且变幅小、无四季之分的特点,因此热带地区大坝与其他地区大坝相比,其温度场和应力场存在较大差异,关键的温控部位与时段也不相同,常规的温度控制标准不再适用。以位于热带地区的柬埔寨额勒赛水电站碾压混凝土重力坝为例,采用三维有限元法分析了#5挡水坝段的温度场与温度应力场数值及分布规律,明确了大坝温控的关键部位与时段,制定了满足大坝施工与安全运行要求的温度控制标准与相应的温控措施,并对#8溢流表孔坝段施工期安全度汛问题进行了分析。结果表明,坝体应力控制部位主要是基础约束区,控制时段主要是坝体蓄水时期以及正常运行期;在温控措施条件下,溢流表孔坝段可安全度汛。     

Numerical Study on Liquid-Film Cooling at High Pressure

Physical and mathematical models for film cooling at high pressure are established, in which the solution of gas in liquid, real gas property, and its variable thermophysical properties are taken into account. Gas-liquid equilibrium at the interface is presumed based on which interface condition and thermodynamics properties of fluid at supercritical pressure are investigated. Model study has been performed for liquid film emission spanning the mixed critical line, as well as the film cooling performance at high pressure. It has been found that the cooling mechanism of liquid film at high pressure is different from that at low pressure. At high pressure, the effect of latent heat, which plays a dominant role in liquid film cooling at low pressure, becomes weakened because the latent heat of vaporization decreases with an increase in pressure. Furthermore, liquid film at high pressure possibly transfers to supercritical emission regime before dryout, in which the interface vanish and the latent heat of vaporization reduces to zero. In the supercritical regime, all of the thermal energy transferred from the hot gases is devoted to heating up the film.     

高拱坝水垫塘体型设计优化方案试验

通过整体水工模型试验,以流态和动水压力为指标,对某高拱坝水垫塘体型的合理性进行了论证。结果表明,射流水舌在水垫塘内落点集中,加之水垫厚度不足,底板局部冲击压力和脉动压力过大;水垫塘长度不足,水流在塘内无法形成完整水跃,直接冲击翻越二道坝。为此,提出水垫塘体型优化方案,优化后水垫塘内流态明显改善,底板动水压力显著降低且分布均匀,可见优化后的水垫塘体型趋于合理,可直接指导工程设计。