干旱、严寒地区混凝土大坝保温材料研究

本文通过新疆喀腊塑克混凝土重力坝保温材料现场试验,重点研究XPS挤塑板、聚氨脂的保温效果,并根据原型观测资料,拟合气温及混凝土内部温度的变化规律;定量分析气温变化尤其是寒潮及日照对混凝土内部温度的影响;对混凝土导温、放热等系数进行反演分析,从而拟合出混凝土导温系数、放热系数等随时间的变化规律。为研究高寒地区大坝永久保温的施工方法、保温材料的选择、各项指标的合理选用及施工工艺流程的合理安排提供依据,为今后我国在高寒地区建设类似工程积累宝贵的经验。     

严寒地区碾压混凝土坝温度场和温度应力仿真分析

为了大坝的安全施工,利用大型有限元软件ANSYS对位于新疆某水电站碾压混凝土重力坝段进行了有限元仿真计算.获得了该坝段混凝土结构温度场和温度应力场的分布及其随时间的变化规律.结果表明:严寒地区坝体越冬层面对大坝建成后裂缝产生有较大影响,在施工期和运行期应采取保温措施.     

通过监测资料反演严寒地区混凝土热学参数的方法

在新疆严寒地区,日气温变幅较大,寒潮频发,对混凝土采取保温措施后,进行混凝土热学参数的反演过程中,根据以往的经验公式及简化计算,计算结果与实际误差较大.通过建立混凝土温度场的数学反演模型,推求混凝土的热学参数(导温系数、等效表面放热系数),并结合工程实例给出了求解过程.     

高寒地区碾压混凝土坝上游面保温方案比选

高寒地区混凝土大坝的裂缝问题一直是诸多学者研究的重点。结合某严寒地区碾压混凝土坝的实测温度资料,考虑在目前坝体温度相对稳定的前提下,采用三维有限元方法对该坝进行温度应力计算和分析,以确定相关保温措施。计算结果表明:不修补已剥落的上游坝面保温板对大坝混凝土会产生不利影响,建议粘贴厚5 cm及以上的保温板,采取该措施后无论是混凝土内部最大应力还是内部应力超标深度,均将符合规范要求。     

严寒地区常态混凝土拱坝长期保温防裂措施

在严寒地区修建混凝土拱坝,超低极端气温、超大年内温差和冬季突发寒潮等环境温度荷载是造成混凝土结构拉裂破坏的重要因素,因此开展长期保温防裂措施的研究意义重大。采用等效原理,提出了保温层-混凝土复合材料的热传导等效模拟概念,建立了有限元数值仿真中不同厚度混凝土与表面保温层等效单元;利用严寒地区长期实测资料和同类工程经验,选定结构数值仿真的气温、水温和材料热力学参数,开展温降工况下不同保温层厚度的坝体温度场及应力场数值计算与分析。结果表明:严寒地区坝体在无保温层时的坝体表面混凝土温度变化规律与气温基本相同,采取保温措施后保温层对坝体表面的保温效果较为明显,保温效果随保温层厚度的增加而增强;无保温层时上下游坝面出现大面积的拉应力区,增加保温层后坝体的拉应力区有所减小且应力随保温层厚度的增加而逐渐减小。     

严寒地区大坝越冬保温远程光纤监测方法研究

严寒地区修建大坝常采用冬季停工保温措施,保温效果事关大坝质量安全。为了监测严寒地区碾压混凝土大坝越冬保温效果,利用分布式光纤测温技术,对丰满大坝保温材料内混凝土表面及内部进行远程在线监测,监测结果与仿真分析结果进行对比。光纤测温测点多、密度大、频率高,全面捕捉到了最不利气温下最不利位置的混凝土表面温度,监测持续时间约5个月,根据混凝土内部埋设的光纤测温数据,计算了混凝土在严寒气温下的内外温差。结果表明:丰满大坝混凝土越冬的保温措施设计合理、施工及时,有效地防止了混凝土的表面开裂;分布式光纤即使在室外气温为-25～-30℃的情况下,也能正常测温。     

利用多测点混合模型对混凝土坝受冻区坝体弹性模量的反演

位于严寒地区的混凝土坝,由于没有及时做好保温措施,甚至某些早期建造的大坝由于施工条件的限制导致其在浇筑过程中受冻,坝体的参数会受到影响。通过改进一般的单测点混合模型,采用约束弹性模量调整系数范围的优化算法进行拟合计算,选取测量精度较高的测点建立多测点联合反演受冻区弹性模量模型。以某混凝土重力坝为例对坝体受冻区弹性模量进行反演,得到的多测点混合模型拟合的复相关系数在0.98以上,与单测点混合模型反演结果相差不大,验证了方法的合理性。结果证明采用多测点混合模型联合反演法反演大坝受冻区参数是可行的。研究结果可为评价严寒地区大坝坝体受冻区域混凝土强度提供依据。     

丰满重建工程碾压混凝土坝越冬 结合面内外温差研究

以丰满重建工程碾压混凝土坝为研究对象，基于分布式光纤测量得到的温度监测数据，对严寒 地区碾压混凝土坝越冬长间歇施工条件下越冬保温后、寒潮期间、极大昼夜温差下三个方面的越冬结合 面内外温差规律进行研究。研究结果表明:严寒地区实现了在－30℃条件下大规模埋设分布式光纤测 温的可能；越冬结合面表面温度变化较为稳定且缓慢下降，经越冬保温后其内外温差大大减小，而寒潮 期间和极大昼夜温差下的内外温差均增幅不大，可见保温效果较好。研究成果可为类似工程提供参考 和借鉴。     

围压水作用下混凝土孔隙水压力的数值模拟研究

基于不同水压下混凝土的内部孔隙水压力试验数据,采用ANSYS有限元分析软件,进行了围压水作用下混凝土孔隙水压力变化瞬态反演模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:混凝土内部孔隙水压力的变化过程与试验所得变化过程基本一致。说明所建瞬态分析反演数学模型能够用来对围压水作用下混凝土的渗透系数进行反演计算,并且所得到的结果能够与试验结果较好的吻合,具有一定的可靠性。     

严寒地区某高RCC重力坝温控设计与优化

针对严寒地区极端气候环境对高碾压混凝土重力坝温控防裂不利的问题,以兼顾安全可靠和保障施工进度、控制成本为原则,运用经过二次开发的ANSYS有限元计算程序对多个温控方案进行了仿真优化。结果表明:在无任何温控措施的情况下,混凝土最高温度达到42.3℃,采取水管冷却措施后,最高温度仍达到35.6℃,均超过了设计拟定的最高温度控制要求;选用较低的浇筑温度但不考虑水管冷却时,最高温度为33.8℃,仍不能满足要求。综合考虑浇筑温度和通水冷却后,混凝土最高温度分别为29.5℃和31.5℃,可满足温度控制要求。因此,建议坝体混凝土浇筑温度应不超过16℃并需通水冷却,施工中应采用2 cm厚保温被对仓面临时保温,越冬层顶面应覆盖至少14 cm厚保温被,坝体应采用10 cm厚XPS挤塑板永久保温。研究成果对严寒地区制定科学合理的大坝温控方案具有参考价值。     

寒区大坝温度场和渗流场耦合问题的非线性数值模拟

本文首先根据热传导理论和渗流理论,提出了带相变温度场和渗流场耦合问题的数学力学模型和控制微分方程,然后应用伽辽金法导出了这一问题的有限元公式,最后给出了一个考虑了渗流影响的寒区大坝温度场的计算实例。该例表明渗流场对寒区大坝的温度场影响很大,在寒区大坝的设计时应充分考虑这一因素的影响。     

堆石坝混凝土面板温度应力分析研究

本文结合新疆吉林台面板堆石坝的设计方案,应用能模拟堆石体施工过程的有限元模型和计算方法,研究了寒冷地区的堆石坝混凝土面板在温度荷载作用下的应力分布规律.同时,通过在面板与垫层以及面板与趾板之间不设置接触单元和设置接触单元的两种计算方案的比较,探讨接触单元在混凝土面板温度应力有限元计算模型中的应用.计算研究表明,在冬天寒流侵袭时,面板中下部将出现大于混凝土抗拉强度的拉应力值;设置文中所述的接触单元是可行的,这样更能模拟面板的实际受力情况.     

严寒地区混凝土重力坝变形行为分析与预测模型

变形是环境荷载动态变化与结构性能演化耦合作用下大坝服役性态的直观表征,合理的变形行为分析与预测模型是科学诊断大坝健康态势并预测其未来运行行为的重要科学手段。考虑到严寒地区混凝土坝变形行为受环境温度变化影响显著,为有效解译环境温度动态波动导致的热变形特征,构建了基于实测边界温度的严寒地区混凝土重力坝变形行为分析模型。同时,为深入挖掘变形及其解释变量间复杂的因果函数关系,引入具有优良非线性训练能力的孪生支持向量回归(Twin Support Vector Regression, TSVR),并结合鲸鱼算法(Whale Optimization Algorithm, WOA)对TSVR参数优化求解,据此提出了基于优化TSVR的混凝土重力坝变形预测模型。以严寒地区某混凝土重力坝为例,利用所建变形行为分析模型剖析了该坝某表孔溢流坝段坝顶水平位移变幅大且与其它测点水平位移变化规律相反的不协调变形行为的成因,研究结果对深入认识严寒地区混凝土坝变形行为具有重要价值;同时,基于优化TSVR的变形预测模型拥有出色的非线性信息挖掘与建模预测能力,为高精度预测大坝变形提供了一种新方法。     

高碾压混凝土坝在严寒干旱地区的温控探讨

在总结国内外关于碾压混凝土坝及其温度控制研究进展情况的基础上,分析了严寒干旱地区碾压混凝土坝的温控与防裂特点,提出严寒干旱地区高碾压混凝土坝的温控措施及在这方面需要进一步开展的研究工作。     

大温差、干寒地区日照对混凝土箱梁的影响规律

为研究大温差、干寒地区日照对保存在预制场的混凝土箱梁的影响规律,首先对原材料进行了检测,利用混凝土抗裂环,给出了日照养护与无日照养护条件下混凝土抗裂性的优劣;同时测试了在日照养护与无日照养护下混凝土的强度变化规律及强度损失,将得到的结果与标准养护下的结果进行了对比分析;然后,测试了预制箱梁在预制场保存期间的温度场变化规律,给出了不同时间段的温度变化梯度。得出结论:①日照可以提高混凝土的强度,但是会对混凝土的抗裂性产生不利的影响;②日照作用下混凝土的抗拉强度和抗压强度损失都大于无日照养护下的混凝土;③存放于露天梁场的混凝土箱梁一天内的日照温度梯度在不断发生变化,在下午14:00时变化幅度达到最大。     

寒潮作用下大型水闸施工期温控防裂仿真分析

针对大型混凝土水闸因体积庞大进行寒潮影响下的温控防裂仿真计算时精度较低的问题,提出了子母模型联合反馈修正算法,有限元计算过程中在空间上和时间上进行加密,每完成一次子模型的计算,将结果反馈至母模型。于曹闸工程实例分析表明:5℃及10℃温差区间寒潮冷击对结构表面温度影响较大,对内部影响较小,导致表面开裂,采取适当保温措施即可防裂;该计算结果可满足工程要求,提高了计算速度,证明了算法的合理性。     

高寒山区融雪径流对气候变化的敏感性分析

以玛纳斯河流域为研究区,采用数理统计的方法以研究区1958—1987年实测的水文、气象资料为基础进行趋势变化及全球气候变化对降水、气温、径流影响的分析。以新安江模型为基础建立了研究区数字水文模型,并对1981年融雪径流进行模拟。利用该模型结合不同的气候情景假设分析高寒山区融雪径流对气候变化的敏感性。     

大坝混凝土骨料生产系统的线性优化

混凝土坝施工过程混凝土浇筑强度变化,其骨料生产强度也应随之。变化大小还取决于上阶段骨料的存储量和料仓的存储容积。为反映这生产过程相关因素的内在联系,建立了天然和人工骨料生产的线性优化数模,根据骨料的不同级配,可供利用的加工设备,骨料生产选取的不同工艺流程,用微机可实现骨料的均衡生产和生产过程的实时优化控制。使混凝土骨料生产既满足混凝土浇筑强度的要求,又达到经济节约的目的。通过实际工程生产数据的经验,证明所建立的线性优化数学模型及所编的计算程序,对指导骨料优化生产是切实可行,行之有效的。     

腐蚀介质下粉煤灰混凝土宏微观性能的时变损伤

以2 mol/L NH₄Cl溶液为腐蚀介质,研究全浸泡条件下粉煤灰混凝土的耐蚀性能。溶蚀前,对粉煤灰混凝土进行气孔结构测试分析,研究溶蚀后的抗压强度损失以及溶蚀深度的变化幅度及变化规律,并采用核磁共振、场发射扫描电镜从机理上探讨不同粉煤灰掺量(0%、15%、30%、45%)混凝土溶蚀后的组织结构和孔隙的分布情况。研究表明:粉煤灰可细化混凝土内部孔隙,降低孔隙连通性并改善孔径分布,有效提高服役于水环境中混凝土的结构安全性和耐蚀性能。相对于普通混凝土溶蚀区域,粉煤灰混凝土溶蚀区域的内部生成了钙矾石晶体,说明钙矾石的生成可减轻溶蚀损伤。