混凝土热学特性对泄洪洞衬砌温度和温度应力影响研究

以溪洛渡水电站泄洪洞为例,采用大型通用有限元软件Ansys建模计算,模拟了衬砌混凝土的浇筑过程和温控措施,计算分析了混凝土最终绝热温升值和绝热温升速率对衬砌混凝土温度和温度应力场的影响,提出了在溪洛渡水电站泄洪洞衬砌混凝土的配合比设计中应尽量提高粉煤灰的掺量和采用低热水泥,以降低最终绝热温升值和早期绝热温升速率,从而防止与减少裂缝,可为溪洛渡水电站泄洪洞及类似工程衬砌混凝土设计和施工提供有价值的参考.     

江坪河水电站有压放空洞衬砌混凝土温控研究

以江坪河水电站有压放空洞为例,利用ANSYS软件模拟1.0 m厚混凝土衬砌的夏季施工和运行过程,采用三维有限元法进行温度与温度应力的仿真计算,分析了不同浇筑温度方案的温度场和温度应力变化的一般规律,并进行了运行期不同过水水温的敏感性分析,由此推荐夏季施工的合理温控方案.仿真结果可为江坪河水电站1.0 m厚混凝土衬砌有压放空洞施工期和运行期的温控设计提供参考.     

边墙高度与分缝长度对泄洪洞衬砌混凝土温度应力的影响

以溪洛渡水电站无压段泄洪洞为例,采用三维有限元法仿真计算了1 m厚衬砌混凝土的温度应力,分析了不同边墙高度与分缝长度下衬砌温度应力的变化发展规律。边墙高度和分缝长度变化对温度应力的影响明显,尺寸越大,温度应力越大,衬砌混凝土越易产生裂缝,边墙高度对应力的影响略小于分缝长度的影响,边墙高度与分缝长度的比值在1.22~1.25之间时断面较为合理,可为类似工程提供参考。     

某水电站泄洪洞无压段衬砌混凝土施工期温控监测分析

针对大断面水工隧洞衬砌混凝土易出现温度裂缝的问题,基于某水电站泄洪洞无压段衬砌混凝土施工过程所记录的洞内空气温度和混凝土温度,分析了洞室内空气温度变化规律,探究了空气温度、通水温度和浇筑温度对混凝土最高温度的影响,并利用有限单元法模拟混凝土温度变化过程,比较了混凝土温度计算预测值与实测值的差异。结果表明,洞内气温年变幅较大、波动明显,洞室连通状况对洞内气温影响较大,因而在地下洞室衬砌混凝土浇筑施工过程要考虑连通状况的影响;拟合得到的洞内空气温度变化曲线和混凝土浇筑温度、通水温度、空气温度对混凝土最高温度的影响关系曲线为模拟计算隧洞衬砌混凝土温度提供了参考,并为混凝土最高温度控制提供了量化指标。     

导流隧洞衬砌混凝土温度应力围岩变形模量敏感性分析

针对溪洛渡水电站导流洞衬砌混凝土工程,采用三维有限元法分析了围岩变形模量变化对温度应力影响的敏感性。实例表明,围岩变形模量是影响温度应力的重要因素,围岩变形模量大,早期拉应力略小,后期拉应力明显增大,温控防裂措施严格,为实际工程提供了参考依据。     

结构设计因素对泄洪洞衬砌混凝土施工期温度裂缝的影响

施工期温度裂缝会给高流速泄洪洞带来安全隐患,影响结构耐久性,应从结构设计开始加强控制.综合已有研究成果,补充部分三维有限元仿真计算,并结合三峡、溪洛渡、白鹤滩等巨型水电站泄洪洞衬砌结构设计的成功经验,系统分析结构型式、断面尺寸、内部钢筋和过缝钢筋、锚杆、衬砌与围岩间设砂浆垫层等结构设计因素对衬砌混凝土温度裂缝控制的影响...     

坞首大体积混凝土温控仿真分析

采用1～7 d不同浇筑方案,基于热传导方程和应力增量方程,采用HyperMesh建立坞首模型,利用ABAQUS分析计算了浇筑0～90 d的坞首底板和台墩温度场与应力,并做出了温度场和应力曲线寻找最易开裂区域和时间,给出解决办法并确定了最优方案.     

热带地区碾压混凝土重力坝温控仿真分析

鉴于热带地区气温具有全年较高且变幅小、无四季之分的特点,因此热带地区大坝与其他地区大坝相比,其温度场和应力场存在较大差异,关键的温控部位与时段也不相同,常规的温度控制标准不再适用。以位于热带地区的柬埔寨额勒赛水电站碾压混凝土重力坝为例,采用三维有限元法分析了#5挡水坝段的温度场与温度应力场数值及分布规律,明确了大坝温控的关键部位与时段,制定了满足大坝施工与安全运行要求的温度控制标准与相应的温控措施,并对#8溢流表孔坝段施工期安全度汛问题进行了分析。结果表明,坝体应力控制部位主要是基础约束区,控制时段主要是坝体蓄水时期以及正常运行期;在温控措施条件下,溢流表孔坝段可安全度汛。     

白鹤滩水电站导流洞衬砌混凝土温控限裂技术研究

温度裂缝严重影响水工衬砌结构的耐久性和安全性。白鹤滩水电站导流洞导流任务重、使用时间长、尾水段与尾水洞结合为永久结构。为限制温度裂缝,使用低热水泥、预冷混凝土、通水冷却、冬季挂帘等综合温控措施,使混凝土裂缝大幅减少。通过统计现场监测数据及裂缝特征,论证了温控措施的合理性,分析了裂缝的一般规律。利用有限元法分析裂缝影响因素的敏感性,结果表明,大量裂缝出现在冬季昼夜温差变化较大时;低温季节当气温变化幅度较小,选择自然入仓也能满足温控要求;断面尺寸越小、分仓长度越短、分期施工对限制混凝土裂缝有利;围岩越完整,约束作用越强,衬砌混凝土开裂风险越大。研究成果可为类似工程提供参考和借鉴。     

针梁式钢模台车在引水隧洞混凝土衬砌中的应用

结合实际工程对针梁式钢模台车的构造、工作原理、施工工艺流程、及施工管理等方面进行了介绍,着重分析了其使用中的优缺点,并对施工中出现的问题提出了解决措施。     

压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂数值模拟研究

立足于直接求解压力隧洞设计所关注的衬砌裂缝条数和裂缝宽度,同时考虑混凝土衬砌的开裂、钢筋的作用、钢筋与混凝土间的粘结滑移以及围岩的作用,建立了压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂的数值模型,并编制了相应的计算程序。采用该计算程序对压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂问题进行数值模拟研究,分析了钢筋量、围岩条件对裂缝条数和裂缝宽度的影响,并着重与现行规范进行对比分析。结果表明,所建模型能反映压力隧洞钢筋混凝土衬砌作为地下结构的受力特性;围岩条件对裂缝条数和宽度均有明显影响;压力隧洞钢筋混凝土衬砌限裂的关键在于改善围岩条件,不宜盲目加大钢筋量。该研究结果对压力隧洞工程实践具有一定的指导价值。     

温度变化对小浪底水库排沙洞无粘结预应力衬砌结构应力状态的影响

小浪底排沙洞是我国第一个采用无粘结预应力混凝土衬砌结构的高压水工隧洞,结合工程运行过程中的观测数据,对温度作用下混凝土应变计的应变变化规律和基于应变监测数据的温度应力计算方法进行了探讨,分析了温度变化对预应力衬砌结构应力状态的影响。结果表明,温度变化对衬砌结构的应力状态会产生比较大的影响,当温度升高时,衬砌中的温度压应力也随之增大;且温度相同时衬砌内侧受到的影响更大。     

水工有压隧洞单双筋衬砌结构弹性应力分析

根据弹性力学理论分别推导了裂缝贯穿衬砌后水工有压隧洞单双筋衬砌结构在不同内水压力下的结构应力计算公式,给出了开裂半径与内水压力的关系式并对完成的大比尺试验模型进行了理论计算.由计算结果发现,裂缝贯穿村砌后内水压力主要由围岩和衬砌内的环向钢筋承担,且在内水压力下单双筋衬砌结构的钢筋应力、围岩应力及开裂半径差异不大,表明衬砌内环向钢筋的主要作用是限制衬砌裂缝开度、确保衬砌完整性.围岩为主要承裁体.在水工有压隧洞衬砌结构中,在确保裂缝宽度下配王单层钢筋更为经济.     

水工隧洞素混凝土衬砌开裂过程弹性分析

根据弹性力学理论推导了水工有压隧洞素混凝土衬砌开裂时内水压力公式,给出了开裂半径与内水压力关系式,分析了素混凝土衬砌在不同开裂阶段时的结构应力.由计算结果发现,一旦开裂裂缝就会很快贯穿衬砌,裂缝贯穿衬砌前内水压力主要由衬砌承担.     

弧形坡脚梯形渠道砼衬砌冻胀破坏断裂力学模型及应用

为给实际弧形渠道冻胀设计提供一种简单有效的计算方法,应用材料力学方法对渠道砼衬砌冻胀问题进行合理简化,建立了弧形坡脚梯形渠道砼衬砌冻胀力学模型,并在该模型基础上引入断裂力学,将砼衬砌板断裂视为(Ⅰ+Ⅱ)复合型(张拉型+剪切型)裂缝扩展问题,并利用已有的断裂准则,建立弧形坡脚梯形渠坡、渠底两个部位的冻胀断裂力学模型。实例应用结果表明,所建模型计算的砼衬砌板厚度满足抗冻胀要求,且与实际情况相吻合。     

欠挖条件下导流隧洞衬砌结构应力应变分析

针对功果桥水电站导流隧洞欠挖情况,根据进口段欠挖典型断面建立了数值仿真分析模型,比较了不同欠挖程度下衬砌结构的受力特征,分析了衬砌和围岩间粘结强度对衬砌结构的影响,并采用内力法对衬砌内的配筋进行了复核。结果表明,随欠挖程度的增加,衬砌实际厚度减小;在外水压力作用下,衬砌变形逐渐增大,应力也随之增加,衬砌安全度逐渐减小;在衬砌与围岩间粘结强度为0.4MPa,且欠挖深度在衬砌厚度的40%(欠挖92cm)及其以上时,衬砌结构的安全将得不到保证;同时衬砌与围岩间粘结强度对边墙和底板的变形和应力影响较大,而对顶拱位置影响较小。