拱坝温度荷载与温度应力的考虑

介绍拱坝温度荷载的概念及值得注意的问题 .拱坝的温度荷载可以分解为三部分 :均匀温度变化Tm,等效线性温差Td 及非线性温差Tn.拱坝有封拱温度场、年平均温度场和变化温度场三个特征温度场 ,其温度荷载可由特征温度场的相应值求得 .文章还介绍了用拱梁分载法计算拱坝温度应力 ,同时论述了影响拱坝温度应力的一些因素 ,包括封拱温度、坝体及基础弹模、坝体热胀系数及导温系数、坝体表面温差等 .     

拱坝温度荷载的选定

一、前言众所周知,拱坝是一高次超静定结构。在应力及稳定分析中,温度荷载是一种基本荷载,因此,温度荷载必须合理地加以确定。过去,国内对拱坝温度荷载的计算通常应用美国垦务局早期的经验公式 T=±((57.57)/(t+2.44))及     

封拱温度对砌石拱坝应力的影响研究

温度荷载是砌石拱坝应力控制性边界条件之一,其中年平均温度场和变化温度场为自然环境边界条件,较难人为控制,而封拱温度场可采取工程措施加以控制。对于不设横缝、整体上升砌筑的拱坝,各拱层封拱温度随施工期气温、建筑材料及砌体温度变化而变化,不是一个常数,合理选择封拱温度区间是控制砌石拱坝应力的有效手段。通过对砌石拱坝进行温度场和应力场仿真计算,分析了不同封拱温度场对砌石拱坝应力的影响规律,建立了安全封拱温度计算模型,并给出了相应的表达式。算例表明,采用该计算模型确定安全封拱温度区间,可有效控制坝体应力。     

试论拱坝温度荷载的加载过程

设计规范规定拱预应力分析要求考虑大坝形成过程、蓄水条件和施工程序等因素的影响。本文探讨了温度荷载的加载过程，给出了根据大坝形成过程，封拱灌浆过程和蓄水过程等因素所决定的温度荷 载加载过程所产生的大南温度应力特殊的分布规律，并提出有关坝工问题，为拱坝的设计和研究提供一些参考资料的新的理论依据。     

拱坝应力控制标准研究

实践经验表明，我国现行混凝土拱坝设计规范存在下列问题：应力标准与建筑物重要性无关，允许主拉应力与混凝土强度无关，拱坝应力分析主要采用多拱梁法和有限无法，但同一拱坝用不同多拱梁法程序计算的结果并不一致，尤其是拉应力相差较多，有限元法具有较强计算功能，但由于应力集中，计算的应力值很大，缺乏合适的应力控制标准。通过对影响拱坝应力控制标准的各项因素进行较深入的分析，提出了一套新的拱坝应力控制标准，使上述各问题都得到了解决。     

拱坝温度荷载计算及其在安村工程的应用

详细地阐述了拱坝温度荷载解析计算方法，并用工程实例介绍了具体计算步骤，经过分析可知，通过控制封拱温度梯度可进一步降低坝体温度应力。     

高拱坝应力控制标准研究

通过对影响拱坝应力控制标准的各项因素进行较深入的分析，提出了一套新的拱坝应力控制标准，克服了现行拱坝设计规范中的缺点，提出了拱坝的应力水平系数D和安全水平系数J作为拱坝体形的宏观判断指标，能更好地反映拱坝的安全度。通过大量的模型试验和非线性有限元分析，研究了孔口配筋对裂缝开度，深度及拱坝安全度的影响，提出了合理的配筋方式和新的拱坝孔口结构配筋公式。     

有保温层的拱坝温度荷载研究

在大体积混凝土结构中,温度应力是一个十分重要的问题。寒冷地区拱坝的温度应力较大,漫度荷载的影响可能大大超过水荷载的影响。为了降低温度荷载,减小拱坝厚度,本文在文献[1]研究基础上提出在拱坝下游面粘贴聚苯乙烯塑料板作为永久保温层、确定温度荷载的计算方法。给出了年平均温度场Ti(x)和对应的平均温度Tm1与等效温差TdI的精确解。该法已应用于红河二级拱坝。     

寒冷地区有保温层拱坝的温度荷载

寒冷地区拱坝的温度应力很大，温度荷载的影响往往超过水荷载，目前趋向于在坝体表面进行永久保温，以减小温度应力。采用永久保温层之后，拱坝温度荷载改变很大，因此笔者给出拱坝上下游表面有永久保温层时温度荷载的计算方法。     

整体浇筑堆石混凝土拱坝拱梁分载法分析研究

贵州省遵义市地处气候温和地区,为了充分发挥堆石混凝土拱坝的优势,在取消振捣/碾压和冷却水管温控措施的基础上,简化坝体构造与施工、加快施工进度,在保障工程建设质量和安全的前提下,提出了不分横缝,整体浇筑的堆石混凝土拱坝。本文针对绿塘、龙洞湾、沙千和风光4座整体浇筑堆石混凝土拱坝,采用拱梁分载法进行应力分析,对拱圈封拱温度的选取,自重荷载处理方式,坝体与地基材料参数对拱坝应力的影响等开展研究,对4座拱坝的安全性进行论证,建议了辅助温控措施,并提出了整体浇筑堆石混凝土拱坝拱梁分载法应力复核方法及其控制标准:应根据拱坝实际浇筑温度估算拱坝每个拱圈的计算封拱温度,参照混凝土拱坝设计对坝体与地基材料参数进行取值,采用拱梁分载法进行拱坝应力复核,相应的允许应力标准初步可按照1.5～2.0MPa控制。本文提出的分析方法除可以应用于整体浇筑堆石混凝土拱坝以外,对整体浇筑的碾压混凝土拱坝和砌石拱坝也有重要参考价值。     

复杂岩基上的拱坝多拱多梁法应力分析

多拱多梁法（试载法）是拱坝应力体魄 主要方法，其中坝基变形常采用伏格特公式粗略计算。为提高地基变形的计算精度在对含有许多软弱夹层复杂地基的双曲拱坝的试载法应力分析中，除了采用伏格特公式外，还采用三维有限元法计算坝基变形，并对坝基软弱夹层处理前后的坝体应力和位移进行比较。计算成果表明，采用有限元法计算坝基变形是必要的，对软弱夹层进行处理有利于减小坝体位移和应力。     

考虑施工期至运行期全过程温度荷载作用的高碾压混凝土拱坝结构分缝研究

在碾压混凝土拱坝设计中,选择合理的分缝方案是改善坝体应力分布、保证大坝安全的关键技术问题。本文对万家口子碾压混凝土拱坝,根据碾压混凝土坝的实际成层浇筑过程和施工期的温度作用,通过三维有限元数值仿真计算,对设置8缝、10缝和不设缝情况下的坝体应力和位移分布规律进行分析和比较,并探讨了诱导缝的作用以及设置诱导缝的利弊。最后,确定了8缝方案为最优方案。计算结果表明,对坝体设置诱导缝可以有效的释放坝体应力。但坝体分缝条数不宜过多。     

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。     

高拱坝坝踵应力实测与弹性计算结果差异原因分析

坝踵应力是关系到混凝土坝是否开裂和安全的一个重要指标,不管是用结构力学法还是有限元法都能计算出坝踵有一定的拉应力,但实际监测中却很少出现。本文从定性和定量两个方面分析造成计算结果和实测结果差异的原因,以小湾特高拱坝为例分析影响计算精度的各项主要因素,在此基础上提出坝踵真实应力的仿真分析方法。结果显示,计算和实测应力差异原因主要在于以下3个方面：（1）坝踵位置的定义不同;（2）目前监测仪器和方法有局限性;（3）计算过程中的不当简化,如自重和水压的施加方式、坝体温度荷载的考虑、库水温度分布以及库盆水压的影响等。改进后的仿真分析结果与监测结果吻合良好,说明该方法能够给出合理的坝踵应力变化规律和比较精确的应力范围。最后,给出了坝踵应力监测仪器和方法的改进建议。     

论混凝土拱坝有限元等效应力

有限元法计算功能很强,但由于应力集中,难以直接用于混凝土拱坝体形设计,本文首先说明采用笔者提出的有限元等效应力可以解决这一矛盾,然后给出它的计算方法和计算结果,最后说明有限元等效应力的控制标准。笔者提出的上述方法和控制准则已为我国《混凝土拱坝设计规范》( DL/T 5346-2006 )所采用。     

特高拱坝封拱后温度回升及影响研究

特高拱坝普遍存在封拱后温度回升现象。为清楚认识温度回升的原因、幅度、过程及影响,总结了特高拱坝内部封拱后温度变化情况,采用以后期水冷停水时刻作为起点的混凝土龄期,通过拟合及仿真反馈建立了大坝混凝土后期温升模型。以小湾拱坝为例,采用建立的后期温升模型进行仿真分析,结果显示:(1)后期温度回升主因是混凝土自身发热;(2)小湾拱坝后期温升明显,普遍有6~12℃,上升至最高温度约4~7年,回落至稳定温度约需40年;(3)考虑温度回升时大坝温度荷载与设计温度荷载存在差异,平均温度明显偏高,同时上下游温差减小;(4)后期温度回升使大坝存在整体向上游变形的增量,对坝体各向应力均有影响,坝趾产生拉应力增量,坝踵产生压应力增大,同时内外温差加大,在长期运行过程中可能会带来表面裂缝。     

寒冷地区拱坝苯板保温层的效果及计算方法

寒冷地区拱坝的温度应力比南方大得多，温度荷载的影响可能超过水荷载。本文提出在拱坝下游面用苯板作永久保护层，以降低温度荷载，减小拱坝厚度、还给出了相应的计算方法，响水拱坝加固采用了苯板保温方案。     

某薄拱坝坝体应力计算

某薄拱坝位于粤北山区,坝高80m,底宽仅9m,为国内知名薄拱坝之一。本文分别采用拱梁分载法和有限单元法对拱坝运行期的坝体应力开展了详尽分析,根据应力计算成果指出拱坝下游面开裂的原因,并根据裂缝成因对拱坝运行管理提出相关建议。