高碾压混凝土重力坝通水冷却优化设计与工程实践

在归纳总结大体积碾压混凝土温控防裂技术要点的基础上,从放宽基础温差、增加间歇式中期冷却、施工期水管冷却五参数控制、冷却结束标准确定四个方面出发,阐述了高碾压混凝土重力坝通水冷却设计的优化方法。以官地水电站为例,对水管冷却方案做了改进,并基于跟踪监测数据与数值计算结果,实时调整设计参数。结果表明,官地水电站大坝混凝土的温控效果较好,各项应力指标满足蓄水安全要求,且整个施工期至运行初期未出现危害性的裂缝,为类似工程提供了借鉴。     

高温期滑模快速施工条件下的重力坝表孔长闸墩温控防裂

针对滑模快速施工条件下混凝土闸墩温控防裂问题,以官地水电站表孔闸墩为例,采用仿真计算方法预测并优化了该闸墩施工期温度和应力发展过程。结果表明,在混凝土所处环境温度较高、混凝土结构体积较大、约束大时,二级配混凝土、门槽、溢流面顶部附近的闸墩混凝土、间歇面四个区域易开裂,需加强水管冷却和表面保温措施。     

某混凝土坝裂缝化学灌浆时机选择的仿真计算

针对化学灌浆时机选择对大体积混凝土温度裂缝处理效果影响的问题,结合某混凝土大坝工程,基于接缝单元的直接迭代法,运用有限元数值分析方法对不同工况下裂缝的扩展情况进行仿真计算。结果表明,对裂缝先化学灌浆后再进行二期冷却处理,裂缝面拉应力为1.2MPa;而先二期冷却后再进行化学灌浆处理,裂缝面拉应力为2.5 MPa。可见对温度裂缝先进行化学灌浆后再二期冷却处理后的效果要好于先二期冷却处理后再进行化学灌浆。     

混凝土拱坝导流底孔坝段施工期温度及应力仿真分析

针对目前混凝土拱坝导流底孔坝段温控仿真研究较少的问题,通过模拟拱坝导流底孔坝段施工过程中混凝土温度场和应力场,获得不同浇筑方案下拱坝导流底孔段的最高温度及顺河向温度应力、横河向温度应力和第一主应力。结果表明,高温季节浇筑薄层混凝土易产生温度倒灌,而低温季节采取薄层浇筑有利于降低混凝土最高温度和最大温度应力,由此提出相应大坝混凝土浇筑温控建议措施,对于类似工程安全施工和进度控制具有重要意义。     

基于精细有限元的大体积砼水管冷却效果研究

基于精细有限元方法,结合实际工程的局部坝段模型,仿真分析了不同冷却方式对施工期水管的冷却效果,阐述了冷却过程中水管周围的混凝土温度场和应力场在时间及空间上的分布状态和变化规律,量化了水管附加温度应力.结果表明,对于施工时仓面较大的水工混凝土结构,应尽量采用通仓同步冷却来控制混凝土内部温度,避免在同一浇筑块中由于冷却方式各异而导致温度裂缝出现.     

高寒地区高拱坝外掺MgO混凝土的温度应力补偿效果研究

鉴于外掺MgO微膨胀混凝土筑坝技术对提高高寒地区混凝土坝的施工速度和经济效益的意义,对高寒地区高拱坝外掺MgO混凝土的温度应力进行了仿真计算,分析了不同MgO掺量对温度应力补偿效果的影响及坝体不同部位掺MgO的膨胀补偿效果。结果表明,在大坝内部,掺MgO对混凝土能起到较好的温度应力补偿作用,且在一定范围内MgO掺量越大,应力补偿作用越明显;对大坝表面混凝土,掺MgO可能使混凝土表面拉应力增大,可通过加强表面保温来有效控制表面拉应力,且宜采用长期保温的温控措施。     

某碾压混凝土重力坝温度场及应力场仿真研究

温度荷载是混凝土坝应考虑的主要荷载之一,而坝体会因温度应力过大从而导致产生温度裂缝,对大坝的安全运行产生不利影响。为避免在施工和运行过程中因温度应力超过坝体混凝土的容许应力而产生温度裂缝,基于热传导理论,针对某碾压混凝土重力坝施工期和运行期的整个过程,采用三维有限元数值仿真分析方法,进行了温度场和温度应力场的计算分析。计算结果表明：提出的温控施工方案可有效降低坝体的最高温度和温度应力,并且此施工方案可满足相关规范要求和该工程的温控设计要求。同时,此研究成果亦可为类似工程提供借鉴。     

基于施工过程仿真的碾压混凝土坝温度场控制分析

为了在施工过程中对碾压混凝土坝的内部温度实时动态监控并制定相应的温度控制措施,从而减少由温度应力引起的裂缝。在进行施工过程仿真分析的基础上,建立有限元模型,再根据混凝土温升随浇筑时间的变化并结合实际情况,实时动态施加坝基初始温度、坝体浇筑温度及随时间改变的气温、水温等荷载条件和边界条件等,基于施工过程的荷载步长,利用ANSYS二次开发功能实现温度场仿真计算,建立了从大坝施工开始经混凝土冷却直至准稳定温度场状态的全过程仿真分析系统。实例应用结果表明,该系统提供了一个基于施工过程的碾压混凝土温度场仿真计算分析工具,具有灵活性和实用性。     

通水冷却对碾压混凝土消力池温度应力的影响

针对碾压混凝土施工普遍存在的温度裂缝问题,以某水利枢纽工程碾压混凝土消力池为例,采用三维有限元浮动网格法对其全过程温度场和应力场进行仿真研究,计算过程中考虑了冷却水管间距、通水水温、通水时间、混凝土水化热温升及弹性模量等对消力池温度场和应力场的影响,对比分析了不同方案的温度及应力变化规律。结果表明,施工期对高温季节浇筑混凝土埋设冷却水管进行通水冷却,可将最高温度降低4～6℃,最大温度应力降低0.38～0.47MPa,通水冷却效果明显;在不改变通水时间和通水水温的条件下,冷却水管水平间距减小0.5m,可将基础混凝土最高温度降低0.6℃左右,最大温度应力降低0.11～0.13 MPa;在不改变通水时间和冷却水管间距的条件下,混凝土大层浇筑完毕通3d10℃的制冷水、7d14℃的制冷水和20d的河水相比单一的通30d河水,可将基础弱约束区混凝土最高温度降低1.5℃左右,最大温度应力降低0.3MPa左右。     

浇筑层厚对碾压混凝土坝温度场和应力场的影响

高混凝土坝浇筑时材料用量大、施工条件复杂、建设周期长,同时又需考虑温度控制、结构应力、施工环境等因素对坝体安全的影响。为此,以某工程碾压混凝土重力坝为例,采用三维有限元法,研究了不同的混凝土浇筑层厚度对大坝温度场与应力场的影响。结果表明,早期坝体内部的最高温度随浇筑层厚的增加而增大,坝体不同区域最高温度不仅受浇筑厚度的影响,同时也与大坝浇筑的时间相关;基础垫层混凝土、三级配碾压混凝土和二级配常态混凝土区域最大拉应力随浇筑厚度的增大而增大。     

高拱坝施工过程中的同冷区控制方法研究

针对高拱坝混凝土沿高程方向的复杂温度梯度特性,提出了一种基于施工过程的同冷区控制方法,其实现途径为同冷区内部温度与冷却区高度的时空动态调控。采用有限单元法仿真模拟同冷区控制的实现过程,并重点对五个影响因素(水管冷却、施工进度、悬臂高度、季节气温变化、约束范围)进行系统的论证分析。结果表明,通过优化同冷区控制措施,不仅可以降低坝混凝土的温度梯度,也可在一定程度上减小温度拉应力。     

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.     

水工混凝土热学性能试验初探

在水工混凝土施工中,由于坝体断面很大,混凝土的导热性较差,积蓄在坝体内部的热量不易散发;而坝体边界部位因与大气或水接触,热量则较易散失.因此在坝体内将产生不均匀的温度分布.在大体积混凝土中,混凝土温度变化对温度应力有很大的影响,是引起结构不均匀变形和开裂的主要因素.故研究温度变化的规律和控制温度的措施,是坝工设计的重要课题之一.为了计算坝体温度的变化,分析坝体温度应力变化过程和分布规律,就必须掌握大坝混凝土的热学性能.混凝土热学性能主要是指混凝土产生和散失热量的各种性能,包括混凝土的导温系数、导热系数、比热、线膨胀系数、水泥水化热及绝热温升等性质.     

碾压混凝土坝温度场及温度应力仿真分析

碾压混凝土坝在施工过程中容易产生温度裂缝,降低了碾压混凝土的完整性,影响大坝安全,因此温度场、温度控制的研究具有重要意义。应用有限元分析软件的温度场仿真功能,采用三维有限元程序对温度场和温度应力进行仿真计算,并对其结果进行分析。     

大坝混凝土运输及浇筑过程中温度回升研究

以溪洛渡水电站工程为例,利用数值仿真方法分析了夏季浇筑的大坝混凝土的各种运输方式与运输时间对混凝土入仓温度的影响,计算了混凝土浇筑过程温度回升情况.结果表明,本文方法可较准确地判断整个运输过程与浇筑过程中的温度回升值,为高温季节制定出机口温度顸冷方案、提出混凝土施工温控措施提供了参考.     

碾压混凝土坝温度场及温度应力仿真分析

碾压混凝土坝在施工过程中容易产生温度裂缝．降低了碾压混凝土的完整性，影响大坝安全，因此温度场、温度控制的研究具有重要意义。。应用有限元分析软件的温度场仿真功能，采用三维有限元程序对温度场和温度应力进行仿真计算，并对其结果进行分析。     

闸墩混凝土防裂措施研究及应用

针对水泥水化过程中易形成较为复杂的膨胀或收缩应力致使混凝土出现裂缝问题,提出了施工中从选取原材料、设计配合比、选定浇筑方案、控制浇筑过程、保温保湿养护及混凝土内外温度监测等环节上采取一系列的工程技术措施,并配合冷却水管温控措施可有效地防止混凝土裂缝出现.工程实例表明,该防裂措施可行,可为同类工程提供参考.     

龙羊峡水电站混凝土掺冰工艺和运行经验

一、概述混凝土在浇筑后的硬化期间,将释放出大量的水化热,使混凝土内部温度升高,因而出现温度应力.施工中如不采取适当的温度控制措施,大坝混凝土将会产生裂缝,影响坝体的抗渗性、耐久性及整体性,也会削弱建筑物的安全可靠性.产生裂缝后要进行大量的处理工作,而要恢复其整体性极为困难且代价很大.从国内外混凝土工程施工经验证明,实施坝体的温度控制,是防止大体积混凝土产生裂缝保证混凝土质量的有效方法.采用掺片冰拌制混凝土是控制浇筑温度的重要措施之一.混凝土加冰工艺是该措施的重要环节.     

大体积混凝土结构裂缝控制技术

大体积混凝土结构施工中,由于水泥水化热引起混凝土浇注内部温度和温度应力剧烈变化,由此而产生的温度应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。裂缝会影响混凝土的整体性、防水性和使用的耐久性,因此如何控制裂缝是混凝土施工成败的关键。本文从施工角度出发,介绍了几种裂缝控制的措施,在工程中得到了比较好的应用效果。     

某拱坝基础垫层温度应力场仿真分析

针对碾压混凝土拱坝基础垫层易存在温度裂缝的问题,以某碾压混凝土拱坝基础垫层为例,采用三维有限元浮动网格法,模拟基础垫层跳仓浇筑过程,并进行温度应力场仿真分析。结果表明,控制混凝土浇筑温度14℃,采取通水温度20℃、通水时长15d等温控措施,可使最大温度应力满足应力控制标准;上部碾压混凝土浇筑时间应早于2016年10月15日。研究结果为碾压混凝土拱坝基础垫层混凝土施工及确定上部碾压混凝土开浇时间提供了依据。