克孜河渡槽运行期温度应力耦合分析

渡槽在运行期时水泥水化热已经基本消失,结构处于较稳定温度状态,由于外界气温变化会引起渡槽内部的温度应力变化,同时在日照、环境温度变化和骤然降温时会引起结构内外温差与温度应力变化。为了有效防止渡槽在运行期混凝土槽身开裂,造成不必要的损失,通过三维有限元软件建立克孜河渡槽三维模型,模拟渡槽运行期温度、应力分布规律。结果表明:运行期温度应力较大,通过在渡槽外壁采取保温措施,有效的改善了槽身的应力状态,可为今后渡槽设计提供设计依据。     

落地矩形渡槽施工期安全监测成果分析

通过对南水北调中线京石段应急供水工程漕河渡槽段落地矩形渡槽施工期安全监测成果的整理,重点分析了槽身温度、钢筋应力和混凝土应变等监测量的变化特征和发展趋势。温度监测成果表明,混凝土浇筑完成后30 h左右内部出现最高温度,范围在55.5～57.9℃之间;同期夜间最低气温在22℃左右,内外温差接近35℃。因此要保证混凝土表面不出现裂缝,施工中需高度重视混凝土浇筑后150 h内的养护工作。根据现场情况合理选取综合配套的养护方法,建议采用草袋铺设和蓄水法相结合、白天通风和夜间保温相结合等施工措施,合理选择拆模时间和拆模顺序,使混凝土表面裂缝得到有效控制。对槽身混凝土温控和渡槽运行期监测提出了建议。     

骤然降温作用下混凝土箱形渡槽横向温度应力分析

阐述了箱形渡槽横向温度应力产生的原因,根据箱形渡槽的温度边界特点,给出了箱形渡槽骤然降温的温差分布形式,并将箱身横向温度应力分成板厚范围内非线性温差自约束应力和箱身横向框架约束应力两部分,按照温度自约束应力的平衡特点和等效线性化的原则,导出了横向自约束应力和非线性温差分布修正系数的计算公式。对深圳水库渡槽的计算表明:骤然降温作用下混凝土箱形渡槽槽身外表面将产生可观的横向温度应力,会导致槽身混凝土出现纵向裂缝,应通过施加横向预应力,提高其抗裂能力。     

碾压混凝土重力坝的温度应力与温度控制

系统地研究了碾压混凝土重力坝的温度应力与温度控制问题。碾压混凝土的抗裂能力低于常规混凝土，碾压混凝土重力坝内部降温很慢，其有利的一面是，内部降温结束时，坝体早已竣工，自重和水压力的作用可使坝体内部的拉应力显著降低；其不利的一面是，内外温差较大，冬季在坝体上下游表面会产生较大的拉应力，可能引起水平或铅直裂缝．由于通仓浇筑，上下层温差在碾压混凝土重力坝内可能引起较大的拉应力，冬季孔口内的水温或气温通常远低于实体重力坝的稳定温度，坝内孔口在坝体内部可能引起较大的拉应力．文中给出了三峡碾压混凝土重力坝的温度应力计算结果．     

漕河渡槽槽身混凝土防裂研究

分析了南水北调中线干线工程漕河渡槽在工程施工初期槽身产生裂缝的原因,产生裂缝的原因为：混凝土内外温差大;混凝土自身结构约束及自重应力大;施工过程中混凝土养护不到位等。通过优化混凝土配合比、选用高效减水剂、优化骨料级配等技术手段控制渡槽槽身混凝土裂缝的产生。     

碾压混凝土重力坝施工期温度回升影响初探

混凝土重力坝在浇筑并通水冷却后,经常会出现明显的温度回升现象,高掺粉煤灰常态混凝土和碾压混凝土尤为明显。为了评价温度回升对混凝土重力坝的影响,以某在建碾压混凝土重力坝为研究对象,对计算参数进行反演,对温度和应力过程进行反馈和预测,研究温度回升对大坝温度应力的影响和相应处理措施。研究结果表明,温度回升会造成一冷结束后内部温度反弹,如果不加干预,将使入冬或蓄水时内部温度处于高位,造成内外温差过大;温度回升甚至导致内部温度回升至超过一冷最高温度,出现新的峰值,造成基础温差增大。因此,施工期应高度重视混凝土内部温度回升现象,针对可能存在的温度回升阶段,及时采取通水冷却等控温降温措施,确保内外温差和基础温差满足设计要求。     

日照作用下箱型渡槽温度场与温度应力研究

分析了箱型渡槽产生日照温差的原因及影响,根据热传导方程和混凝土箱型渡槽边界条件,借助有限元分析软件ANSYS建立了二维模型,对箱型渡槽在两种特殊工况下有、无表面隔热措施时的温度场与温度应力进行了计算分析。计算结果表明,夏季高温工况下渡槽内外表面温差较大,导致其表面产生较大的温度应力,内表面容易产生裂缝;若对槽身外表面采取隔热措施,可有效地减小内外温差与温度应力,可确保渡槽夏季输水安全。     

南水北调中线洺河渡槽运行期温度影响及对策

洺河渡槽槽身设计采用三槽一联大跨度预应力钢筋混凝土结构,渡槽接近正南北走向,夏季受太阳辐射影响,槽身侧墙表面升温较高,而太阳辐射对槽内水体的影响则不大,造成槽身结构内外较大温差,使槽身横向结构产生较大的温度应力.文章对各种条件下的温度影响进行了分析,结合槽身结构耐久性要求,提出采用保温防水材料,消减太阳辐射升温的影响,使槽身迎水结构的设计满足一类全预应力的要求.并根据温度场的分布特点,对工程运行管理提出指导性意见,从而保证结构的运行安全和耐久性要求.     

基于裂缝控制技术及配合比优化设计的混凝土应用研究

大体积混凝土浇筑后内部温度上升幅度较大,水泥水化热集中且自然散热缓慢,较大的基础温差和内外温差引起较大的温度应力,使得混凝土极易开裂.为有效控制坝体混凝土裂缝,文章提出了混凝土重力坝包括原材料选择、施工进度安排、坝面保温、内外降温及坝体预留缝结构措施综合防裂技术体系.研究表明:综合防裂措施能够避免大体积混凝土重要裂缝的...     

寒潮条件下碾压混凝土拱坝温度应力仿真研究

温度裂缝会影响混凝土坝的安全运行,而施工期遭遇寒潮是引起坝体表面裂缝的主要原因之一。为了研究寒潮对碾压混凝土拱坝温度和应力的影响以及坝体表面保温措施的保温效果,采用有限元法对有、无寒潮以及采取表面保温措施3种工况进行了仿真计算研究。结果表明:寒潮发生时,坝体内外最大温差为36.3℃,最大温度应力为2.14 MPa;采取表面保温措施后,最大温差降到25.8℃,最大温度应力减小到1.12 MPa。在坝体内部,温度和应力变幅均不大。寒潮影响的深度仅为0.8 m。可见,寒潮在坝体表层混凝土引起了较大的温降和温度应力,采取表面保温措施可以显著减小寒潮对坝体的影响。     

倒T型混凝土薄壁结构施工期温度裂缝控制研究

针对倒T型混凝土薄壁结构特点以及施工期易产生裂缝这一问题,研究了裂缝成因和开裂机理,提出了相应的防止措施。倒T型薄壁混凝土结构早期的内外温差、后期基础温差是这类裂缝产生的主要原因,而表面保温和内部水管降温是防止这类裂缝的有效温控措施。基于Arrhennius方程,采用水化度理论预测了温度和龄期对混凝土基本热学和力学性能发展的影响规律,结合混凝土温度场应力场的基本原理和水管冷却的计算方法,对某一实际工程进行了仿真计算分析。计算结果表明,表面保温和内部水管降温相结合的温控措施,裂效果良好。     

某碾压混凝土重力坝温控方案优化研究

温度裂缝主要通过坝体温度控制、施工措施和结构优化来防止。结合实际工程典型溢流坝段,根据边值条件和坝体各分区混凝土热力学参数,通过稳定温度场、基础温差、层间温差和内外温差的计算,确定了坝体温度控制标准;以温控标准为依据,采用有限元法对表面保温、浇筑温度、水管冷却、纵缝设计、开浇时间、升程高度等因素进行了敏感性分析,优化了温控措施。分析表明,温控措施能满足混凝土连续上升浇筑的温度场和应力场的要求,为大坝混凝土施工提供科学的依据。     

倒T字型混凝土薄壁结构施工期温度裂缝控制研究

针对倒T字型混凝土薄壁结构特点以及施工期易产生裂缝这一问题，阐述了裂缝成因和开裂机理,提出了相应的防止措施。倒T字型薄壁混凝土结构早期的内外温差，后期基础温差是这类裂缝产生的主要原因，而表面保温和内部水管降温是防止这类裂缝的有效温控措施。基于Arrhennius方程，采用水化度理论预测了温度和龄期对混凝土基本热学和力学性能发展的影响规律，结合混凝土温度场应力场的基本原理和水管冷却的精确算法，对某－实际工程进行了仿真计算分析。计算结果表明在表面保温和内部水管降温相结合的温控措施下，防裂效果良好。该措施对类似工程具有一定的参考价值。     

堆石混凝土拱坝温度应力仿真及温控措施研究

为了研究堆石混凝土拱坝在有无温控措施条件下施工期和运行期温度应力分布的变化规律,围绕国内某一即将开工建设的堆石混凝土拱坝工程,设计了3种不同温控措施条件的工况,运用大型有限元分析软件SAPTIS,对堆石混凝土拱坝在不同工况下施工期和运行期的应力场和温度场进行了仿真分析,结果显示:在无温控措施条件下,坝体内部最大横河向拉应力达到2. 0MPa,存在开裂风险;在简易温控措施条件下,坝体内部最高温度为37℃,最大横河向拉应力为1. 45 MPa,满足温控防裂要求。由此可见,在堆石混凝土拱坝施工过程中,采用简单的温控措施即可满足温控防裂要求。     

箱形渡槽越冬期间表面保温能力计算

对于寒冷地区的混凝土结构,常采用表面保温措施来防止裂缝的产生.根据朱伯芳院士提出的计算公式进行理论分析,以引洮工程柳林沟渡槽为例,分别计算不保温、采用3和5 cm厚的聚氨酯保温板3种情况下的温度变化和温度应力,并分析不同厚度保温层的保温效果.计算结果表明:箱形渡槽在越冬期间降温快,会产生可观的温度应力,需要选用合适厚度的保温材料来减小槽身表面和棱角处的温度变化和温度应力,避免槽身产生裂缝,从而影响槽身结构的整体性和稳定性.     

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。     

基于单轴约束试验的早龄期混凝土开裂行为评价

早龄期阶段,大体积混凝土由于自身变形受到相邻构件或地基的约束产生温度应力,一旦拉应力超过混凝土自身强度,混凝土便会开裂。鉴于传统的约束圆环法和平板法无法考察温度历程对大体积混凝土温度开裂行为的影响,基于研制的新型开裂全过程仿真试验机在实验室内实现了对混凝土日降温0.3 ℃的速率控制,重现了大体积混凝土浇筑后的真实温度历程,测量了不同龄期（3、7和14 d）快速温降条件（0.5 ℃/h）下混凝土的温度应力,并基于开裂温差分析了龄期和水泥类型对早龄期混凝土抵抗快速温变性能的影响。试验结果表明,混凝土抵抗快速温变的能力与龄期（强度）正相关,松弛能力随加载龄期的推迟逐渐减弱;低热水泥混凝土较中热水泥混凝土应做好更严格的早龄期阶段表面保温措施。     

大体积混凝土一期通水冷却时机研究

大体积混凝土一期通水冷却的时间选择是一个影响冷却效果的重要因素,采用水管有限元法和水管冷却等效热传导法进行了研究,并对比分析了环境气温分别为升温过程和降温过程对计算结果的影响。计算结果表明：随着一期开始通水冷却时间的延后,冷却效果更好,停止通水后混凝土的温度更低,但混凝土内部应力趋于不利;当环境气温为升温过程或降温过程时,仍可以得到上述结论;建议大体积混凝土一期通水冷却宜尽早进行。