水闸闸墩混凝土开裂防裂机理分析与防裂措施研究

文章以东港市新立闸建设工程为例,研究探讨了闸墩混凝土开裂和防裂机理,并提出内部水管冷却、表面保温两种温控防裂技术措施,在此基础上探讨了其防裂效果,可为有效控制闸墩混凝土开裂提供一定借鉴.     

温度应力、自收缩对高性能混凝土早期开裂的影响

根据高性混凝土的水化特性、物理力学特性及自收缩特性，分析了高性能混凝土早期开裂机理和影响早期开裂的主要因素．并结合工程实例，借助混凝土温度和应力有限元仿真计算方法分析研究了表面适度保温和水管冷却技术在高性能混凝土温控防裂中的应用效果．研究结果表明，表面适度保温与水管冷却相结合能有效降低混凝土的内外温差，减小混凝土早期表面拉应力与后期内部拉应力，防裂效果明显，对类似的工程具有借鉴作用．     

泵送混凝土结构施工期温控防裂研究

针对泵送混凝土结构施工期易开裂的问题,从减小温差和约束出发,采用三维不稳定温度场和应力场的有限单元法及水管冷却离散算法,对某泵送混凝土结构施工期防裂方法进行数值计算分析.计算结果表明:表面保温性能越好,结构早期内外温差越小,表面拉应力也就越小,但拆模后表面和后期内部的拉应力也越大;吊空模板技术、缩短间歇时间和设置后浇带等施工方式对减小约束、防止结构后期裂缝有利;合理保温和水管冷却是防止裂缝产生的有效措施.     

姜唐湖退水闸泵送混凝土温控防裂反馈研究

利用姜唐湖泵送混凝土退水闸施工期现场实测数据,采用遗传算法对水闸混凝土水管冷却温度场的计算参数进行反演分析,然后根据反演得到的计算参数,运用三维有限元方法对后续工程进行温度场和应力场的反馈仿真计算,以指导工程施工,收到了良好的温控防裂效果,严寒季节施工的所有泵送混凝土闸墩都没有开裂。     

溢洪道闸墩施工期温控的新方法

泄洪闸闸墩施工期温控目的在于降低混凝土早期水化热,闸墩结构中水管冷却方法应用较少。本文结合某水库溢洪道闸墩温控实例,通过对水管冷却的热工计算,对比相同施工环境条件下是否采用冷却水管的实际温度变化过程,表明在泄洪闸闸墩施工期温度控制中使用水管冷却可有效降低混凝土温度峰值,对闸墩结构的温控与防裂的实践意义重大。     

泵站施工期温控防裂敏感性分析研究

以化子闸泵站工程为例,考虑冷却水温度、通水流量、水管间距、混凝土浇筑温度、保温层厚度以及后浇带宽度等因素,利用三维有限元计算程序,对泵站施工期的混凝土温度与应力进行数值模拟。结果表明,改变水管间距对混凝土冷却效果的影响较为明显;设置后浇带对温度应力有较大的释放;水管通水水温、混凝土浇筑温度与产生的拉应力呈现线性增长。水管通水流量超过一定值时泵站冷却效果不佳。保温措施能有效避免低温季节浇筑早期产生的表面裂缝。同时,选取优化温控方案对化子闸泵站施工期温度、应力场进行了仿真分析。结果表明:温控措施优选合理,泵站内外温差、早期表面拉应力及后期内部拉应力均处于安全可靠范围,可为泵站工程安全运行提供参考依据。     

厚倒丁字型高强度混凝土墩墙施工期水管冷却温控效果研究

为了制定合理的水管冷却方案,基于ANSYS有限元仿真方法,计算了厚倒丁字型高强度混凝土结构在无水管冷却、单排水管冷却及双排水管冷却工况下的温度、应力变化规律,探讨其施工期水管冷却温控防裂效果。结果显示:采用单排或双排水管冷却方案后,高强度混凝土墩墙内外温差分别降低了42%和90%,外表面早期应力分别减小了40%和80%以上,内部后期应力分别减小了20%和75%以上。可见,双排水管的冷却效果明显优于单排水管,可有效避免混凝土墩墙开裂风险。结果表明,在厚倒丁字型高强度混凝土结构施工期,冷却水管布置应较密集,水管间距以1 m以内为佳。     

沙河U型渡槽施工期温度场和应力场仿真计算分析

大体积混凝土的内外温差和基础温差是施工期结构易开裂的主要原因。通过三维有限元法对南水北调工程沙河U型渡槽施工期采取表面保温和内部水管降温相结合的温控措施进行仿真计算,分析了混凝土施工期温度场和应力场的时空变化规律。计算结果表明:温降阶段在渡槽端部容易出现裂缝;温控措施能起到较好的防裂效果。这种温控措施可为同类工程所借鉴。     

倒丁字型混凝土结构施工期温控与防裂研究

针对倒丁字型混凝土结构特点以及施工期易产生裂缝这一问题,阐述了该类型混凝土结构裂缝的产生机理,提出了表面保温、水管冷却、吊空模板等温控防裂技术。运用混凝土温度场和应力场的基本原理和三维有限单元法,对某实际工程下进行了仿真计算分析。计算结果表明在表面保温和内部水管降温相结合的温控措施下,防裂效果良好。该措施对类似工程具有一定的参考价值。     

倒T字型混凝土薄壁结构施工期温度裂缝控制研究

针对倒T字型混凝土薄壁结构特点以及施工期易产生裂缝这一问题，阐述了裂缝成因和开裂机理,提出了相应的防止措施。倒T字型薄壁混凝土结构早期的内外温差，后期基础温差是这类裂缝产生的主要原因，而表面保温和内部水管降温是防止这类裂缝的有效温控措施。基于Arrhennius方程，采用水化度理论预测了温度和龄期对混凝土基本热学和力学性能发展的影响规律，结合混凝土温度场应力场的基本原理和水管冷却的精确算法，对某－实际工程进行了仿真计算分析。计算结果表明在表面保温和内部水管降温相结合的温控措施下，防裂效果良好。该措施对类似工程具有一定的参考价值。     

泄洪坝段施工阶段混凝土温度裂缝的预防

水工大体积混凝土的温度裂缝是由其内外的温差和温度变形而产生的，故在施工阶段控制温差和温度变化是防止混凝土早期裂缝的主要手段。其主要措施有：减少水泥用量，降低水化热；严格控制浇筑温度；加强中期和初期通水；表面养护和保温等。统计资料表明：由于采取了上述措施，温度裂缝得到了有效控制。     

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。     

寒冷干旱地区高碾压混凝土坝裂缝成因分析

某高碾压混凝土重力坝地处寒冷干旱地区,施工中在其底部基础区发现裂缝。采用有限元法对裂缝坝段混凝土温度及应力变化过程进行了仿真分析。结果表明:混凝土应力与温度变化呈明显的负相关性,在混凝土升温阶段坝段内部应力以压应力为主,达到最高温度开始降温后逐渐出现拉应力区;持续时间在2 d以上的连续降温对混凝土表面的危害较大;混凝土表面保温对削减寒潮冷击的作用比较显著,能有效防止混凝土开裂。     

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。     

堆石混凝土拱坝温度应力仿真及温控措施研究

为了研究堆石混凝土拱坝在有无温控措施条件下施工期和运行期温度应力分布的变化规律,围绕国内某一即将开工建设的堆石混凝土拱坝工程,设计了3种不同温控措施条件的工况,运用大型有限元分析软件SAPTIS,对堆石混凝土拱坝在不同工况下施工期和运行期的应力场和温度场进行了仿真分析,结果显示:在无温控措施条件下,坝体内部最大横河向拉应力达到2. 0MPa,存在开裂风险;在简易温控措施条件下,坝体内部最高温度为37℃,最大横河向拉应力为1. 45 MPa,满足温控防裂要求。由此可见,在堆石混凝土拱坝施工过程中,采用简单的温控措施即可满足温控防裂要求。     

基于数值仿真的水闸温控措施敏感性分析

水闸属于薄壁大体积混凝土结构,实践表明,若不采取温控措施,尤其是低温季节施工的混凝土水闸结构在浇筑初期极易出现表面裂缝,后期易扩展为贯穿性裂缝.弄清各温控措施对水闸温度场、应力场及开裂风险的影响,是制定水闸温控指标和防裂措施的前提.以某在建的低温季节浇筑水闸工程为研究对象,利用三维有限元法,计算分析了在低温季节浇筑施工...     

大型水闸挡土墙典型裂缝成因分析及防治措施

通过对埋入水闸挡土墙混凝土中的温度计、应变计、钢筋计等监测仪器所采集数据的综合分析,得出了该水闸挡土墙混凝土开裂的具体原因.分析结果表明:该挡土墙混凝土开裂主要是由于大气温度突然降低,引起混凝土急剧收缩,而收缩又受到墙体两侧柱子及墙内钢筋的约束,从而产生较大的收缩拉应力,且产生的拉应力超过同龄期混凝土抗拉强度,最终引起混凝土开裂.针对该挡土墙混凝土开裂的主要原因,为了降低水工混凝土因收缩引起开裂的风险,提出了在混凝土浇筑前采取减少水泥浆用量、掺入适量膨胀剂,以及在混凝土浇筑成型后采取潮湿养护和保温养护的建议.