浇筑方案和拆模时机对施工期大坝混凝土开裂风险的影响

针对碾压混凝土坝温控措施相对简单、在温变幅度大等恶劣环境下温控防裂压力大的问题,为了提高碾压混凝土坝施工过程的安全性,提出适合大坝混凝土施工期的温控防裂措施,通过三维有限元建模,对某碾压混凝土拱坝的内部和表面温度应力仿真计算,分析了强约束区混凝土不同浇筑层厚和浇筑季节方案的可行性以及降低表面开裂风险的拆模时机。仿真计算结果表明,提高浇筑层的厚度,会增加混凝土的最高温度;随着浇筑层厚由1.5 m提高至4.5 m,高温季节浇筑混凝土最大应力较低温季节浇筑混凝土分别提高了32.2%、25.8%和26.9%,薄层混凝土的最大应力增幅受浇筑季节的影响较厚层混凝土提高5.3%。相比于夏季浇筑的混凝土,秋季浇筑的混凝土最高温度和最大应力增幅受浇筑层厚的影响更为明显,峰值应力增幅约为4.8%～5.8%。在满足混凝土拆模强度和不通水条件下,早期拆模有利于降低混凝土温降引发的应力,降低开裂风险,对薄层混凝土表面混凝土抗裂更为有利。     

锦屏一级水电站大坝混凝土温控研究

混凝土浇筑层厚度对其最高温度和温度应力有显著影响,也影响拱坝施工工期。锦屏一级水电站大坝混凝土浇筑层厚选取1.0、1.5、2.0 m和3.0 m,为四级配混凝土,强度等级分别为C18030、C18035和C18040,总量超过500万m3。经过对C18040混凝土浇筑基础约束区和非约束区的研究,推荐大坝混凝土的浇筑方案为：非约束区采用3.0 m浇筑层厚,浇筑温度不高于14℃;约束区采用1.5 m浇筑层厚,浇筑温度冬季不高于12℃,其它季节不高于11℃。推荐的冷却方案为：约束区冷却水管间距1.0 m×1.5 m(水平×垂直),一期冷却水温10~15℃,二期冷却水温8~10℃;非约束区冷却水管间距1.5 m×3.0 m(水平×垂直),一期冷却水温10~14℃,二期冷却水温8~10℃。     

官地碾压混凝土重力坝技施阶段温控措施研究

利用三维有限单元法模拟官地碾压混凝土重力坝典型坝块实际浇筑过程,并对大坝浇筑温度、浇筑层厚度、通水冷却等主要温控措施进行敏感性分析,研究各主要温控措施对混凝土内部温度以及施工进度安排的影响等。在此基础上拟定主要温控措施为:浇筑层厚3.0m,间歇时间8～10天;高温季节约束区浇筑温度17～19℃,初期通12～14℃,制冷水20天,同时采取仓面喷雾和仓面保温措施等。并利用典型坝段温控仿真结果验证该措施的合理性。     

彭水水电站弧形碾压混凝土重力坝施工期温度应力仿真分析

用三维瞬态有限元方法模拟碾压混凝土实际成层浇筑过程，仿真分析了彭水水电站碾压混凝土重力坝不同施工温控方案的坝体施工期温度场和应力场．通过仿真分析计算，得到了施工期基础约束区及非约束区内部的最高温度和最大温度应力发生部位及其出现时间，并且比较了不同的施工温控方案对混凝土早期最高温度及温度应力的影响，最后根据温度仿真结果建议了合理的浇筑方案和温控措施．     

陡坡坝段尖角部位浇筑方式研究

由于陡坡坝段约束区较长,在施工期受力状态均比较复杂,存在较大面积的应力集中分布。为恰当地选择温控措施,缓解基础约束应力,本文选用多坝段联合作用模型,开展尖角部位混凝土浇筑方式研究,得到了不同浇筑层厚、不同间歇期下对陡坡坝段的温度应力的影响,并进行了几种浇筑层厚仓面开裂风险的敏感性分析,为陡坡坝段采取合适温控措施提供依据。     

大化水电站扩建工程圆筒式厂房施工期温控防裂仿真研究

采用三维有限元法对大化水电站扩建工程圆筒式地面厂房的施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析,得到了厂房温度场及温度应力变化的一般规律,提出了可行的温控防裂措施.仿真结果说明,对基础约束区高温季节浇筑的混凝土应严格控制其浇筑温度及通水冷却时间,以减小上下层温差;对于冬季浇筑的混凝土应加强表面保温工作,以减小内外温差.仿真结果对混凝土地面厂房的温控防裂设计有参考价值.     

乌东德双曲拱坝混凝土温度控制设计

针对乌东德地区的气候和大坝坝体结构特点,按高拱坝全坝段全约束的温控理念,对乌东德拱坝的基础允许温差和混凝土内外温差引起的温度应力进行了计算分析。根据计算结果并参考同类工程经验,确定了大坝各部位混凝土允许最高温度控制标准。提出了出机口温度、浇筑温度、浇筑季节和浇筑层厚、通水冷却和表面保温等各个环节的温控措施和要求。     

大化扩建工程厂房温度场及温度应力仿真分析

对大化水电站扩建工程圆筒式地面厂房施工期的温度场及温度应力进行了全过程三维有限元仿真分析,得到厂房温度场及温度应力变化的一般规律,提出了可行的温控防裂措施。仿真结果表明,应减少通水冷却区顶部通水时间,或降低通水冷却区上部混凝土的浇筑温度,以减小上下层温差;对于冬季浇筑的混凝土应加强表面保温工作,以减小内外温差。仿真结果对地面厂房混凝土的温控防裂设计有参考价值。     

强制冷却对碾压混凝土重力坝温度场和温度应力的影响分析

采用三维有限元法,模拟碾压混凝土重力坝的施工过程进行温控仿真计算。分析了大坝自然冷却、浇筑完毕后采取强制冷却措施以及运行两年后采取强制冷却措施,对温度场和应力场的影响。结果表明:强制冷却对强约束区应力影响较大,对其他区域应力影响相对较小。强制冷却方案的温度应力大于自然冷却方案的温度应力。因此,进行强制冷却时,应该选择合理的冷却时间,避免强制冷却产生过大的温度应力,使坝体产生温度应力裂缝。     

构皮滩水电站双曲拱坝温度控制设计

构皮滩水电站拱坝坝体顺流向尺寸较大,坝体混凝土脱离基础强约束区采用了层厚3 m浇筑施工技术.因此控制和减少混凝土基础、内外与上下层温差,使大体积混凝土内外形成比较均匀的温度场,是防止坝体混凝土温度裂缝的关键.通过研究坝区的气象条件和混凝土的热学力学性能,提出了合理可行的拱坝坝体温度控制措施,如选择合适的原材料,优化配合比,降低混凝土浇筑温度,控制了浇筑层间的间歇期,通水冷却,加强养护和保护等.     

导流洞进口段温控设计及应力特征分析

本文以某大型电站导流洞工程依托,从热力学理论出发进行瞬态分析,通过相关参数拟合,运用ANSYS平台进行三维有限元数值分析。对其导流洞进口段大体积混凝土浇筑的温控方案全过程进行比选分析。计算结果表明:采取合理的通水冷却方案,能有降低浇筑混凝土温度极值。降低浇筑温度有利于温度极值、应力极值的降低,并能改变极值出现时间。越冬期加强保温措施对温度应力的控制有利。混凝土浇筑体内部应力对通水冷却较为敏感,外侧边墙应力对加强保温措施较为敏感。     

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。     

巴基斯坦卡洛特水电站地面厂房温度应力三维仿真分析

巴基斯坦卡洛特水电站地面厂房下部混凝土体积大、受到地基及边坡约束、结构受力复杂,极易产生温度应力导致混凝土开裂,影响结构的整体受力及结构安全。施工现场制定了包括控制浇筑温度、通水冷却、表面保温等温控措施。在拟定温控措施条件下,通过对地面厂房施工期温度和温度应力场的三维仿真数值模拟,得到了各部位内部最高温度、最大拉应力等结果,验证了拟定温控措施的效果,为实际施工中的混凝土温度控制提供了指导。     

天花板碾压混凝土双曲拱坝温控设计

天花板拱坝坝体体形结构较复杂、河道底部较宽,坝体受基础岩体和两侧坝肩约束作用较强,强约束区混凝土为高温季节浇筑,施工期温度应力非常突出.采用有限元仿真程序,模拟坝体混凝土分层浇筑方式、入仓温度、浇筑厚度等施工参数,考虑混凝土自生体积变形及徐变等影响因素,对坝体温度场及应力进行仿真计算,确定了以坝体内预埋冷却水管通水冷却为重点、其余措施为辅的坝体温控原则,提出了温控的重点部位及其对应的温控措施,有针对性地指导了施工.     

挡潮闸闸墩高性能大体积混凝土温度效应与控制

为了解决某挡潮闸枢纽工程中高性能大体积混凝土结构浇筑时的温度控制问题,避免因混凝土干缩、自体积变形、外部约束和温度效应等因素引起混凝土开裂,取闸室底板和中墩进行三维有限元建模,对闸墩采取不同的温控措施,进行闸墩温度场和温度应力场的仿真分析,研究闸墩冷却水管布置方案的温控效果并提出科学合理的温度控制措施,为现场科学施工提供理论指导。仿真结果表明:通水冷却效果良好,闸墩均未出现裂缝;在混凝土浇筑初期采取降低入仓温度和通水冷却等降温措施来减小由于混凝土水化热引起的最大温升,可以有效减小混凝土温降阶段的降温幅度;控制最大温升、内外温差及温降速率是大体积混凝土闸墩温控防裂的关键。     

高寒地区某RCC重力坝施工期温控措施研究

以西藏雅鲁藏布江中游某碾压混凝土重力坝为例,采用三维有限元法仿真分析其9#溢流坝段在不同温控措施下的温度场与温度应力场,确定坝体温度控制标准,并对不同温控措施进行敏感性分析。结果表明,最佳温控措施为:强约束区、弱约束区、自由区的浇筑温度分别为12、16、20℃;冷却水管间距1.5 m×1.5 m,一期通水25 d,水温10℃;低温季节覆盖厚5 cm的保温板。在推荐温控措施下,该碾压混凝土坝的温度场及温度应力场能够满足温控要求。     

再论混凝土浇筑块长度与其水平约束应力

对基础混凝土浇筑块进行了温度应力有限元仿真计算。研究了40m和60m长单层浇筑块和多层浇筑块在改变材料参数和施工参数情况下的水平约束应力;展示了在时间与空间的叠加效应下,最大水平约束应力与浇筑块长度的复杂关系。其成果可供底宽过大的大坝在选择施工材料、制定分缝方案与施工计划时参考。     

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。     

闸墩混凝土较高温季节浇筑温控防裂研究——以出山店水库表孔闸墩混凝土浇筑为例

出山店水库表孔闸墩在冬季无法浇筑到坝顶,部分混凝土须在春季甚至初夏继续浇筑,而春季—初夏气温不断升高,造成浇筑温度较高,温控难度显著增大。而且浇筑层之间的实际间歇期较长,导致上下层混凝土之间的相互约束较大,变形不协调程度增加,下层对上层新浇筑混凝土的拉应力会更大,不利于防裂。因此需要根据春季—初夏条件下的温度场和应力场的仿真计算,确定相应的温控方案,为现场施工和温控防裂提供了决策依据。     

深溪沟水电站厂坝混凝土温控方案研究及应用

根据深溪沟水电站工程的基本情况,结合国内外河床式水电站混凝土施工温控计术的最新成果和工程实践经验,采用ANSYS有限元软件,对厂坝混凝土温控方案进行了分析计算。根据计算结果,综合考虑温控成本,采用的温控方案为:选用低热水泥,高温季节(气温超过17℃)控制混凝土浇筑温度为17℃,通15℃冷却水(河水)14 d,冷却水管层间距为1.5 m×1.5 m;对局部温控要求更为严格的部位,冷却水管层间距为1.0m×1.0 m;低温季节(气温低于17℃)按自然温度入仓,通水冷却,参数不变。目前大坝混凝土浇筑已全部完成,未出现温度裂缝。