七方渡槽施工期全过程温度与应力有限元仿真分析

针对渡槽温控防裂不利的高温和低温季节,结合湖北省鄂北地区水资源配置工程七方渡槽工程,分别提出了模板外贴保温板和蒸汽大棚保温的温控技术方案,考虑了七方渡槽施工中混凝土各项参数随龄期的变化,基于温度场和应力场有限元计算基本原理,建立了七方渡槽有限元仿真模型,对该渡槽施工期全过程进行了温度和应力分析.计算结果表明:上述措施能...     

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.     

大型渡槽结构运行期保温设计研究

渡槽属于典型空间薄壁结构，对外界温度变化很敏感，采取表面保温措施可有效改善槽身结构温度应力分布进而防止表面裂缝产生。目前，坝工领域中常用的表面保温能力计算方法对渡槽保温问题虽然具有借鉴意义但不可直接套用，故渡槽保温问题需要单独研究。为此，从渡槽结构温度荷载出发，提出一个基于混凝土结构温度及温度应力分析的渡槽保温设计计算方法。以某U形渡槽为例进行分析，结果表明：在槽身直墙段与圆弧段0～45°的外表面铺设5.0 cm厚聚氨酯泡沫塑料保温材料后，槽身应力状态得到较大改善，温升时内壁环向和纵向均不出现拉应力，温降时外壁环向和纵向应力较未设置保温措施时有所降低，槽身内外壁应力状态满足设计规范要求。工程案例研究的保温设计计算方法可用于渡槽运行期保温设计，进而确定铺设范围及保温层厚度等保温设计关键参数。     

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。     

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。     

预应力钢筋混凝土渡槽结构三维有限元计算分析

某工程的渡槽结构,因跨度较大而采用预应力混凝土结构。笔者采用三维有限元仿真模拟技术分析了混凝土渡槽结构应力和变形,计算结果证明该结构采用预应力合理、有效地控制了混凝土渡槽结构拉应力。     

混凝土箱形渡槽日照高温下结构安全研究

在分析箱形渡槽产生日照温差及温度应力的基础,利用ANSYS有限元软件对某渡槽日照温差及温度应力进行了有效的仿真模拟,结果表明:日照温差作用下,在混凝土箱形渡槽槽身内表面无论沿纵向和横向都将产生可观的温度应力,其值均已超过混凝土的抗拉设计强度。所以,在箱形渡槽槽身结构设计中对日照温差作用产生的温度应力必须予以重视,在设计中应配置适当的温度钢筋。     

渡槽伸缩缝中的止水施工

在输水工程中，渡槽作为跨河道、公路等输水渠道已广泛应用。伸缩缝的宽窄等会由于渡槽受各种荷载、混凝土收缩应力的影响而改变，如果施工中伸缩缝处理不当，容易造成伸缩缝处的渡槽渗漏，从而造成经济上的重大损失。渡槽伸缩缝处采用压板式搭接型渡槽止水结构，可以有效地降低伸缩缝处渗漏水，且后期维修较为方便。     

某碾压混凝土重力坝上游保温板脱落后的混凝土温度应力反馈分析

2010年12月新疆某碾压混凝土重力坝上游面保温板脱落,坝面处于裸露状态。由于此时正值寒冬时节,外界气温极低,短时温度骤降导致坝体上游面混凝土内产生了较大的温度应力。通过实测温度资料,进行三维有限元反馈分析,计算保温板脱落前后混凝土温度应力的变化情况,评估了保温板脱落对坝体应力造成的影响。     

渡槽运行期间受温度应力影响的稳定性分析

渡槽作为重要的输水建筑物,其运行期受温差影响所产生的温度应力对大型槽深混凝土结构的稳定性会带来严重威胁。为研究渡槽运行期所受水压、气温以及水温耦合条件下对混凝土结构稳定性的影响,以洺河渡槽为研究对象,通过物理试验得到的混凝土基本力学参数建立ANSYS三维有限元数值模型,研究渡槽结构在水压及温差作用的热流固耦合下的稳定性,揭示渡槽结构运行期温度、应力分布规律,并进行稳定性分析。结果表明:渡槽单受水压作用时,应力集中区域为边墙与底板交界位置。受温差与水压共同作用,水位较低时,温度应力对结构稳定性影响较大,顶部最大位移为5 mm;水位较高时,温度应力与水压共同作用导致边墙向外弯曲,顶部挠度可达5 mm;当气温高于水温时,边墙向内侧弯曲,顶部挠度最大达5.4 mm,但水位达到满槽时,受水压力影响,顶部挠度会减小1 mm。     

严寒条件下面板堆石坝长面板一次拉成裂缝成因分析

因工期及气候条件限制,部分严寒地区面板堆石坝的混凝土面板需一次拉成。通过对某面板堆石坝工程面板混凝土材料体系、环境条件、堆石体结构和垫层接触面特性、养护及越冬措施等因素对面板开裂影响的研究,结合现场实测裂缝性态,分析了严寒地区一次拉成长斜面混凝土面板施工期裂缝的成因。结果表明:混凝土胶凝材料体系绝热温升值高,温度收缩、自生收缩、干燥收缩大是面板开裂的内因;混凝土浇筑温度高、昼夜温差大、养护水温较低,越冬期混凝土温降绝对值大,是影响面板开裂的环境因素;垫层接触面对面板约束程度对混凝土面板内部的受力状态、应力水平和分布特性有显著影响;喷涂乳化沥青可有效降低面板的受约束程度,减小开裂风险。预防和减少面板混凝土裂缝的发生,应从混凝土材料体系、堆石体和垫层结构、环境因素的控制等方面予以足够重视。     

淮安某立交地涵温控防裂措施仿真分析

为解决立交地涵施工期混凝土的温控防裂问题,用三维温度场和应力场有限元法对淮安某立交地涵工程混凝土结构进行施工期的仿真计算分析,对结构施工分层、设置后浇带、部分整体浇筑和多种保温等混凝土防裂措施进行了计算和比较,了解这些防裂措施的效果,进而找出最有效的防裂措施,为工程混凝土结构的施工提供科学指导.     

考虑预制混凝土“设缝”作用的梯形渠道冻胀机制影响研究

寒区衬砌渠道输水能力下降主要是由常年冻融作用下衬砌结构发生冻胀破坏所致,针对渠道衬砌结构冻胀破坏问题提出渠坡板纵向设缝的抗冻措施与数值分析方法。本文通过将渠道衬砌板与冻土视为整体处理的方法构建混凝土衬砌渠道热力耦合冻胀模型,以甘肃省景泰灌区某混凝土衬砌渠道为研究对象,考虑不同设缝措施与纵缝填充的接触本构对3种工况进行抗冻影响因素分析。结果表明：渠底深部基本不受渠道整体几何边界的影响,但渠道边界尺寸和基土热流分布均对基土上部温度场变化具有显著影响。渠道阴坡、渠底和阳坡最大冻深分别为86.3、67.5、58.2 cm。通过合理设缝措施可使渠道阴坡法向冻胀力降低40.7%、底板冻胀量减小63.5%、切向冻胀力降低43.8%,使渠道断面冻胀分布趋于均匀,且模型分析与实测结果相符,表明本文构建模型的合理性。研究结果可为长距离输水渠道数值计算提供理论依据。     

昼夜温差对薄壁混凝土结构温度应力的影响分析

薄壁混凝土结构受昼夜温差的影响更容易产生裂缝.针对这一问题,利用三维有限单元法对某薄壁混凝土结构施工期进行了温度场和应力场的仿真计算分析.结果显示,在昼夜温差作用下,薄壁混凝土结构表面和内部均会产生较大应力波动,波动幅度在0.3～1.9 MPa之间,对施工期温控防裂不利.此外,对薄壁混凝土结构施工期的仿真计算,环境温度取日气温变化更加合理.该研究能为具有较大昼夜温差地区的混凝土工程施工设计提供参考.     

钢纤维混凝土墩墙早期温度与温度变形研究

 以往对钢纤维混凝土抗裂性能多从其力学性能方面加以解释,而很少从热性能方面考虑。为此进行了钢纤维混凝土和普通混凝土2个墩墙结构的模型试验,比较了二者的温度及温度变形的特性。通过实测结构内部温度及其变形,给出了钢纤维混凝土在早期水化热及外界温度影响下的温度及变形规律。根据热传导理论对数据进行分析,得出了钢纤维混凝土有较好导热性以及钢纤维混凝土的早期抗变形能力要强于普通混凝土的结论。上述特性将有助于减小混凝土内部温度梯度,对于防止水工混凝土结构表面裂缝起到良好的作用。同时,还对试验研究中出现的问题以及进一步的研究思路进行了探讨。     

江尖水利枢纽大体积混凝土施工仿真研究及温控措施

江尖水利枢纽的节制闸底板为大体积混凝土,施工期间的温度应力易导致裂缝产生。为解决上述问题,利用三维有限元理论进行了施工仿真计算,提出了合理安排施工顺序、优化混凝土配合比、控制入仓温度、掺入聚丙烯腈纤维、增设温度钢筋、设置膨胀加强带等温控措施,消灭了结构的温度裂缝,效果良好。     

混凝土坝的复合式永久保温防渗板

实践经验表明,混凝土坝除了施工期会产生裂缝外,在运行期也会产生裂缝,为了防止运行期产生裂缝,有必要采用永久保温措施。文中提出4种复合式永久保温板和4种复合式永久保温防渗板,造价低廉,施工方便,耐久可靠。     

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。     

混凝土板温度场的解析计算方法

温度应力控制是大型混凝土板工程中极为重要的防裂措施,而温度场的分析计算则是温控防裂的首要工作。由于混凝土板易受外界气温、日照辐射和地基温度等边界条件影响,精确求解混凝土板温度场是很困难的。针对混凝土板温度场的计算问题,本文给出了两个温度场计算公式和一种计算水管冷却的新方法,这些公式可用来计算混凝土板的最高温度、水管冷却和保温效果等。通过解析计算和有限元计算结果对比显示,将这些公式用于计算实际混凝土板块时具有较高的精度。     

不同温度条件下混凝土导热系数影响因素研究

为了研究混凝土在不同温度条件下的导热系数变化规律,利用单因素试验方法,以骨料体积分数、砂率、水胶比、饱和度粉煤灰掺量、矿渣掺量为因素,采用QTM-500导热仪测试混凝土在不同温度条件下(-30～20 ℃)的导热系数,并分析各影响因素对混凝土导热系数在不同温度条件下的变化规律,最终得出混凝土导热系数与各因素之间的预测方程。结果表明:混凝土导热系数与温度呈负相关性;混凝土导热系数随着骨料体积分数的增大而增大,随着砂率的增大而减小;干燥状态下,混凝土导热系数随着水胶比的增大而减小;饱和状态下,混凝土导热系数大于干燥状态下混凝土导热系数,随着温度的降低,尤其在0～-10 ℃时,混凝土导热系数骤增;混凝土导热系数随着粉煤灰、矿渣掺量的增加而减小;通过对试验结果进行多元回归,得到了混凝土导热系数与各因素之间的计算模型,该模型预测精度较高。研究结果可为混凝土结构内部温度场的精确计算、保温隔热性能以及表面裂缝的控制提供理论依据。