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。     

闸墩与底板连浇高度对闸墩防裂效果的影响

针对闸墩与底板分仓浇筑易出现裂缝的危害,分析了裂缝成因机理,并提出了闸墩与底板连浇的方案.基于闸墩仿真应力计算分析了不同分仓高度的底板对闸墩主体结构应力的影响,从而确定了闸墩与底板连浇的高度.工程投运2 a的结果验证了该方案行之有效.     

大体积混凝土寒潮期温度应力及表面保温分析

针对寒潮引起的温度骤降为大体积混凝土产生表面裂缝的主要原因,以某船鸡底板为例,结合有限元分析方法,计算分析了寒潮引起的混凝土表面温度应力变化,探讨了大体积混凝土表面保温及防裂问题,并计算了泡沫塑料板对混凝土表面温度应力的影响.结果表明,该材料保温效果明显.     

闸墩"枣核形"裂缝成因机理和防裂方法研究

针对闸墩中经常出现的“枣核形”裂缝,借助混凝土温度和应力有限元仿真计算方法,进行多工况多参数的比较分析研究,在查清具体工程裂缝成因机理后,提出适时合理的防裂方法,应用效果明显,对类似工程提供了借鉴作用。     

某船闸输水隧洞施工期—运行期裂缝成因与分析

为分析某输水隧洞顺流向裂缝产生的原因及其影响,以隧洞衬砌及部分围岩为研究对象,采用考虑缝面接触问题的非线性有限元法,模拟隧洞衬砌混凝土施工及隧洞有水调试过程,对衬砌结构的温度及应力进行仿真分析。结果表明,底板裂缝发生于有水调试前,由温度应力引起;而顶拱裂缝是由早期的温度应力和隧洞有水调试产生的结构应力共同作用引起。裂缝出现后,钢筋应力及裂缝面错动位移满足承载力要求。     

大型泵站底板冬季施工温度应力及保温措施研究

以南水北调东线工程睢宁二站为例,建立了泵站整体混凝土温度应力三维有限元分析模型,运用非线性有限元软件ADINA分析其混凝土底板冬季施工期温度和应力变化规律与开裂机理,研究了表面保温措施对底板混凝土温度和应力的影响。结果表明,草垫养护保温措施降低了冬季施工期泵站底板混凝土的内外温差,减小了混凝土表面拉应力,防止了表面裂缝的产生。     

基于子模型法的双台子河闸闸墩受寒潮作用的热—应力耦合分析

在仿真计算寒潮作用下闸墩的温度应力时,划分网格的粗细对整体模型模拟结果的精度和计算工作量具有重要影响。对此,应用ANSYS软件,基于子模型法运用APDL语言编制仿真程序进行寒潮作用下的闸墩热-应力耦合分析,以提高仿真计算的精度,减少计算机负荷。在双台子河闸工程实例分析中,闸墩拆模后第105d时由于寒潮作用及底板约束产生的温度应力导致闸墩表面开裂,表明越冬期间混凝土未采取保温措施是造成闸墩开裂的直接原因。     

不同季节施工对横拉门船闸门库温度应力的影响

横拉门船闸门库结构复杂且为薄壁结构,其温度应力易受施工期外界环境温度的影响,在实际施工中,横拉门船闸门库的浇筑季节不同则对应不同的边界条件。为此,利用ANSYS有限元分析软件并结合Fortran程序,对门库不同浇筑季节的温度应力进行仿真分析,并选取门库底板不同浇筑季节的温度和应力情况进行比较。结果表明,在高温季节浇筑会出现较大拉应力,有出现温度裂缝的危险,在实际施工中应尽量避免在高温季节浇筑。     

水电站厂房底板施工期及运行期温度应力场仿真分析

水电站厂房底板是大体积混凝土浇筑块,其温度应力比较大。本文针对某水电站厂房结构复杂,混凝土分块、跳仓浇筑,错位搭接的难题,提出了将ANSYS有限元计算软件与西安理工大学开发的温度应力仿真计算程序以及Surfer绘图软件三者相结合的方法,合理地解决了仿真计算中的难题,从而比较真实准确地分析了厂房底板的温度应力场。     

考虑温度裂缝影响的岩锚梁早期温度应力场仿真研究

鉴于岩锚梁早期温度裂缝的产生和发展对温度应力分布影响很大,基于三维非线性有限元数值计算理论,借助ANSYS通用有限元软件,以某地下厂房岩锚梁为例,模拟了岩锚梁浇筑完成后早期温度场及温度应力场的变化规律,并分别采用Solid45单元和Solid65单元对混凝土单元进行了温度应力分析,通过分析两种方案,推断出裂缝产生部位及温度裂缝的形成对岩锚梁早期应力分布的影响。分析结果为设计施工提出合理温控措施、控制和减少温度裂缝产生提供了有效依据。     

大体积薄壁混凝土墩墙结构早龄期开裂过程的数值模拟

水工大体积薄壁混凝土墩墙结构在早龄期温度变形、自生体积变形等荷载作用下易出现多条竖直贯穿性裂缝,目前常用的应力计算方法无法模拟出工程结构的开裂过程和裂缝数量。将开挖释放荷载理论引入混凝土早龄期温度场和应力场计算中,编制了相关程序,模拟施工期的大体积薄壁混凝土墩墙结构的开裂过程。结果表明,墩墙结构在早龄期开裂过程、裂缝分布、裂缝数量与实际较吻合,且程序的计算效率较高。     

砂砾石地基上水闸闸墩下局部灌浆效果及合理范围分析

水闸通常需要进行地基处理,以降低差异沉降和底板应力。根据水闸荷载集中在闸墩上的特点,提出了一种在闸墩下的砂砾石地基局部灌浆的处理方式。结合工程实例,通过有限元软件ABAQUS计算和比较地基局部灌浆前后闸底板的应力,该地基处理方式降低了底板应力。比较不同灌浆范围时闸底板的最大拉应力,发现当地基局部灌浆区域总宽度与闸室宽度的比值约为35%时,闸底板最大拉应力的降幅效果最好。     

考虑水管冷却及表面保温的闸墩施工期温度应力场仿真分析

鉴于施工期的混凝土内外温差及变形约束是闸墩产生温度裂缝的主要原因,基于温度应力场和水管冷却算法等基本理论,通过与施工现场的温度监测数据的对比分析,反演混凝土热学计算参数,利用三维有限元计算软件进行闸墩施工期考虑水管冷却的温度场及应力场仿真计算。结果表明,水管冷却温控效果良好,但混凝土表面因降温幅度较大而产生早期较大的拉应力,应进一步做好表面保温措施,降低混凝土内外温差。     

不同季节施工对软基上船闸闸首结构的影响

软基上船闸闸首结构作为空间薄壁结构,在施工期混凝土浇筑硬化过程中产生较大热量,易受外界环境温度的影响,产生温度裂缝。因此,采用瞬变温度场和徐变应力场理论,以芒稻船闸闸首结构为例进行三维仿真分析,研究闸首结构在不同季节浇筑的温度和应力情况,分析其产生机理。结果表明,廊道在夏季和秋季浇筑时内部温度最大分别达到46.8、47.1 ℃,在夏季浇筑时拉应力最大为3.88 MPa,廊道内外边墙及阀门槽等结构突变处极易产生裂缝,应采取措施加以控制,在实际施工中应避免在夏季开始浇筑混凝土。     

大顶子山溢流坝长闸墩温度应力仿真计算分析

应用非稳定温度场和温度应力场仿真程序ANSYS对闸墩的温度应力进行了模拟分析,从材料、温度控制、施工方法和养护等方面采取措施,以降低混凝土的内外温差、防止混凝土外表面因温度变化太快而产生裂缝,具有工程实际意义。     

不同混凝土浇筑成型方式下高耸进水塔结构动力特性

为探究不同混凝土浇筑成型方式对进水塔的影响,使用时程分析法计算了地震作用下进水塔结构在不同浇筑成型方式下的动力响应,分析了塔体的动力特性,研究了浇筑成型方式对进水塔结构应力、位移的影响。结果表明,整体浇筑时进水塔横梁、拦污栅墩、纵梁处的第一主应力较分开浇筑时有较大改善;塔体与塔背回填混凝土整体浇筑时进水塔顺河向、竖向、横河向的位移最大值较分开浇筑时有一定幅度的减小;采用塔体与塔背回填混凝土整体浇筑的浇筑成型方式,能有效降低进水塔结构的位移与应力,对其抗震性能的改善具有重要作用。     

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。     

溪洛渡水电站导流洞衬砌混凝土夏季分期浇筑温控效果分析

针对大断面水工隧洞衬砌混凝土夏季施工很容易出现温度裂缝的问题,以溪洛渡水电站导流洞工程为例,采用ANSYS有限元软件模拟分析了不同温控工况下不同浇筑方式对衬砌混凝土的温控效果,并给出合理的温控方案。结果表明,采用一次浇筑难以满足温控防裂要求,而采用分期浇筑衬砌混凝土体的温度没有明显变化,但可有效降低各代表点最大拉应力,尤其是衬砌混凝土中间点的第一主应力,使衬砌混凝土满足抗裂安全要求。推荐温控方案可满足衬砌混凝土温控防裂要求,且安全富裕不是很大,相对来说也较经济。     

水管冷却技术在大型渡槽防裂中的应用研究

针对大型渡槽施工期间常见裂缝问题,采用三维有限元仿真分析软件,以南水北调某大型渡槽为例,对混凝土浇筑全过程进行了模拟,分析了一期水管冷却效果,并对水管冷却的通水温度进行敏感性分析.计算结果表明,水管冷却具有良好的导热降温作用,不同的通水温度对混凝土温度降幅基本一致,在确保降温效果的同时可适当提高通水温度以降低水管附近混凝土的拉应力,同样能有效防止施工早期和后期其他部位出现温度裂缝,可供类似工程在施工期的温控措施借鉴.     

大体积混凝土结构温度损伤研究

研究混凝土浇筑块在温度作用下的损伤分布,可为大体积混凝土温度损伤理论在实际工程中的应用提供参考。基于指数函数温度损伤模型,分析混凝土浇筑块结构计算周期内所有节点的损伤量,并结合数据可视化处理技术,将结构体损伤量以等值线图的形式呈现。计算结果表明,浇筑期间及浇筑完成的初期,混凝土浇筑块表面及基础约束区的温度损伤严重;结构体损伤程度与温度应力分布在时间上不同步。因此,对混凝土结构进行温度损伤分析是十分必要的。