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。     

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。     

高寒地区碾压混凝土坝温度应力跟踪及蓄水影响分析

由于高寒高海拔地区年平均气温低和年温差较大,混凝土坝易出现温度裂缝。文章依托高寒地区某碾压混凝土重力坝,采用全过程仿真模拟的方式对该坝蓄水前温度应力进行复核。结果表明,内部点最大应力和最小安全系数出现的时间均在蓄水达到准稳定温度场时,常规通水冷却措施可满足坝体的温控防裂需求。基础附近表面混凝土安全系数较小,由于高寒地区冬季最低温度明显低于蓄水温度,坝体表面最危险时刻出现在施工期,蓄水前的温控防裂措施未明显改善坝体的温度应力状态,碾压混凝土温控防裂重心应在施工期,蓄水前须做充分的裂缝检查和修补工作。     

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。     

高“冷热风干”地区RCC坝仿真计算及温控防裂措施

"冷热风干"恶劣气候条件下RCC坝的温控防裂问题十分复杂,对某RCC坝从施工期到运行期最高挡水坝段坝体温度场和温度徐变应力进行三维有限元仿真计算。计算结果表明,采用浇注温度为16℃、一期和二期冷却、全年保温的整体方案,除个别部位需进一步采取措施外,其他部位均能满足防裂要求。介绍混凝土浇注期间和浇注后期所采用的温控防裂措施,认为采取临时和永久保温措施、管道通水冷却、配合比优化和坝体结构优化是进一步防裂的主要手段。     

基于温度应力仿真的碾压混凝土拱坝诱导缝开裂分析研究

诱导缝作为碾压混凝土拱坝结构防裂措施,能否在坝体温度下降时率先开裂,以消散温度应力,是控制坝体温度裂缝的关键。应用大型有限元分析软件ANSYS,采用薄层实体接缝单元模拟诱导缝,考虑施工期至运行期全过程瞬态温度荷载,通过三维有限元温度应力仿真分析和诱导缝开裂情况分析对全部采用"诱导缝"分缝形式的某碾压混凝土拱坝进行可行性研究。结果表明:坝体高拉应力区设置的诱导缝,在做好缝端处理,消除诱导缝与地基接触部位应力集中的条件下,能够有效地释放坝体应力,保证坝体在温度荷载下的运行安全。仿真分析结果可为该碾压混凝土拱坝的温度控制、裂缝预测及其预防提供参考依据。     

立洲RCC拱坝施工期度汛温控防裂措施分析

碾压混凝土拱坝过水度汛期的温控措施的合理选取十分关键,如处理不当,大坝很可能因过水冷激产生裂缝,甚至危及大坝主体安全。以立洲高碾压混凝土拱坝为研究对象,应用有限元计算软件ANSYS12.1分析了大坝拱冠位置坝段在有保温措施和无保温措施条件下的应力状态,结果表明:对于三个典型高程,有保温措施下坝体内外温差均有近5℃的降幅;10 d龄期过水与5 d龄期过水在有保温措施的条件下均能满足防裂要求,即坝体温度产生的最大拉应力小于要求的相应龄期混凝土的抗拉强度;10 d龄期过水防裂效果相比5 d龄期过水的更好,但采取5 d龄期过水能加快施工进度。     

某拱坝垫座混凝土温度控制研究

依托某拱坝工程,根据坝址气候条件、拱坝坝顶垫座结构特征,分析其稳定温度场,进而研究了该垫座混凝土的温度控制标准。参考该拱坝坝体混凝土的温控措施,研究了该垫座混凝土满足防裂要求的温控措施方案。采用三维有限元法,对该垫座混凝土的温度场、温度应力进行了仿真分析,提出了较为合理的温度控制标准及温控防裂措施,为该拱坝垫座混凝土温控设计提供理论依据,并给类似工程垫座混凝土的温控设计、施工提供参考。     

河湾电站MgO混凝土拱坝温度应力仿真分析

利用外掺MgO混凝土的膨胀特性,可以有效补偿拱坝施工期温度应力,可以取消或减少施工中的分缝,在加快筑坝速度的同时确保大坝不出现裂缝。通过对河湾水电站外掺MgO混凝土拱坝温度应力进行SAPTIS仿真分析,结果表明:分缝措施可以大大改善坝体应力状况。625 m高程以下拉应力大于大坝允许拉应力,坝体极有可能开裂,不满足设计要求。仿真结果为混凝土拱坝温控措施的优化设计提供了重要参考数据,确保了大坝施工建设安全可靠的进行。     

绿塘整体浇筑堆石混凝土拱坝施工期温度仿真研究

【目的】绿塘大坝是一座不分横缝、整体浇筑的堆石混凝土拱坝,旨在解决坝体分缝过多而带来的施工干扰大、速度慢以及堆石率低等问题。为深入探究这种新拱坝型式的温度场分布特征与应力变化规律,得到堆石混凝土坝体不分缝或少分缝的理论依据,【方法】基于实测资料开展有限元温度仿真计算,考虑上游防渗层及预制混凝土块模板、混凝土水化反应及弹性模量增长、徐变等,采用结构多场仿真与非线性分析软件SAPTIS模拟整体浇筑拱坝的分层拱圈浇筑全过程,并分析坝体温度场与应力分布规律。【结果】结果显示：绿塘大坝施工期的混凝土水化温升较低,约3～10℃,部分高温月份浇筑的混凝土温升后能达到38.6℃;施工期拱向拉应力普遍小于0.8 MPa,仅上游自密实混凝土防渗层的局部应力达到1.5 MPa,预制混凝土块模板起到辅助吸热和力学约束作用;横缝对拱坝上游面的应力改善较为明显。【结论】结果表明,堆石混凝土拱坝采用不分横缝、全断面整体上升浇筑的型式是可行的,但建议上游防渗层设置短缝和高温季节采取合适的温控措施,该坝型对促进快速筑坝技术发展具有重要意义。     

堆石混凝土坝温度应力仿真分析及温控措施研究

堆石混凝土筑坝技术要推广应用到高坝工程中,其温控问题需要研究。本文结合堆石混凝土坝的材料特性和施工工艺,分析了堆石混凝土坝的温控特点,运用大型结构多场仿真与非线性分析系统软件SAPTIS,对堆石混凝土坝不同温控措施下的温度场和应力场进行了仿真分析,提出了堆石混凝土坝的温控措施,可供同类工程参考。     

常态混凝土高拱坝温控措施敏感性仿真分析

依据某常态混凝土拱坝的详细施工进度和实际监测资料,采用三维有限单元法对拱坝横缝灌浆前进行了施工期仿真计算。重点讨论了该拱坝分别采用两种不同温控措施后,坝体内温度场和温度徐变应力场的分布情况。通过敏感性分析,比较了两种温控措施的效果及实际作用,所获得的结论对于同类工程的设计和施工有一定的参考价值。     

底孔坝段温度应力场仿真研究

针对坝身开孔后削弱了混凝土坝结构的整体性、孔口周围易产生应力集中并可能导致产生温度裂缝的问题,采用三维有限单元法对底孔坝段施工全过程进行温度应力场仿真研究,计算考虑了通水冷却、混凝土的水化热温升以及弹性模量等对底孔坝段温度和应力的影响,并对比分析了不同方案下坝体温度应力。结果表明:方案4(约束区Tp=18℃,非约束区Tp=22℃,通水冷却)在采取通水冷却和控制混凝土浇筑温度措施后,高程1 624.5~1 631.5 m范围内垫层常态混凝土最高温度为33.8℃,最大温度应力为1.50 MPa;高程1 626.5~1 646.5 m范围内碾压混凝土最高温度为26.8℃,最大温度应力为1.32 MPa;高程1 646.5~1 692.0 m范围内闸室以上常态混凝土最高温度为36.5℃,最大温度应力为1.45 MPa,从而坝段各区域的最高温度均小于允许最高温度,最大应力小于该工程的允许拉应力。研究成果为混凝土坝底孔坝段施工温度控制提供借鉴。     

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。     

观音岩碾压混凝土重力坝施工期预留缺口 过流温控措施研究

采用三维有限元方法,精细模拟了观音岩碾压混凝土重力坝多坝段的施工过程和导流过程,模拟了施工过程中的温度场和应力场,并分多个工况研究了不同温控措施条件下底板和坝体混凝土的温度应力情况。结果表明,表面流水、控制混凝土内部最高温度等措施是积极有效的。     

小湾水电站双曲拱坝混凝土温控措施仿真计算研究

采用ANSYS维有限元温控计算程序,按照理论分析-数值仿真-经验判断的技术线路,结合小湾拱坝的实际体形和材料参数,用二维和三维的研究方法,对小湾拱坝典型拱冠坝段混凝土施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析计算,对影响混凝土温度应力的主要温控措施进行了敏感性分析,提出了符合小湾工程的温控防裂措施。     

拱坝施工期温度场及温度应力仿真计算

采用三维有限元法对云南省某水电站老坝线的拱坝坝体施工期温度场及温度应力进行仿真分析,得到了拱坝温度场及温度应力分布的一般规律,为混凝土拱坝的温控措施的设计提供有价值的参考依据。     

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。     

温降和水库蓄水引起的碾压混凝土拱坝裂缝分析

施工温降是引起碾压混凝土拱坝裂缝的主要荷载。均匀温降作用下拱坝在裂缝前整个断面处于受拉状态，最大拉应力出现在拱端上游面和拱冠下游面。均匀温降使碾压混凝土拱坝全断面受拉，坝体形成深层的或贯穿性的裂缝对拱坝的危害较大。施工温降在水库放空时所产生的裂缝深度一般比水库蓄满时大。水荷载所产生的压应力可以部分或全部抵销温降所产生的拉应力。一般来说，上游水荷载对拱坝的作用更大，它在拱圈大部分区域产生很大的压力，因而使裂缝的扩展受到抑制。用水平拱作为计算图形进行结构分析，能较好地反映出碾压混凝土拱坝的应力和裂缝状况；混凝土的钝裂缝带模型用于有限元断裂分析和确定裂缝扩展深度比较方便。