拱坝梯度控裂理论与方法

拱坝的开裂与控制仍是目前设计、施工与运行中的技术难点。通过对拱坝中结构应力裂缝、温度裂缝、特殊部位裂缝及基础坝块裂缝等现象的观察与分析,揭示了拱坝工程温度、应力、变形和刚度的梯度致裂机理。从拱坝结构应力梯度、混凝土坝块内外温度梯度、材料功能梯度、基础坝块抬动梯度等问题出发,提出了将梯度作为一种衡量状态或控制因素的梯度控制理论体系。从时间、空间、功能等多维度分解问题,形成了多物理量场的多维度梯度控裂方法体系。为拱坝的可靠设计、可控建设和安全运行提供关键理论和技术支撑。     

陈村拱坝下游坝面105m高程附近水平裂缝的性态分析

一、引言 陈村水电站拦河大坝为混凝土重力拱坝,最大坝高76.3m,坝顶弧长419m,共分28个坝块(由左至右编号3～30),坝顶高程126.3m。坝体于1958年动工兴建,1962年停工缓建,1968年复工续建,1972年浇筑至原设计坝顶高程125.0m,1978年又加高1.3m,达现高程。1972年初,发现下游坝面高程80～105.5m间分布有较多的水平向裂缝,其中105m高程附近的水平裂缝(下简称105裂缝)规模最大,它不     

超强地震作用下高拱坝损伤开裂行为研究

本文综合应用塑性-损伤耦合模型和接触边界方法,模拟拱坝坝体开裂与横缝开合行为,然后基于有限元仿真方法,分析某高拱坝的强震开裂行为。通过不同温度荷载工况的比较分析,研究温度荷载对拱坝非线性动力响应的影响。计算结果显示：在强震作用下,拱坝下游坝面损伤开裂出现在坝体中上部,而上游坝面损伤集中于坝基交界面附近,同时裂缝张开位移幅值较大,扩展深度较深,严重威胁拱坝整体安全。计算结果还表明：施加不同的温度荷载,拱坝的静力变形不同,导致强震作用下拱坝的横缝张开位移、坝体开裂区域、裂缝张开位移等动力响应存在显著差异。     

陈村拱坝105米高程水平裂缝的监测研究

混凝土坝出现裂缝是一个普遍问题,如何控制已有裂缝不致发展成为灾害性裂缝,危及坝体的安全,是理论上和实践中十分重大的课题。陈村拱坝的上下游坝面、坝顶和廊道内都存在裂缝,其中下游坝面105米高程附近的水平裂缝(下简称105裂缝)最为严重,引起人们的关注。本文以实测资料、回归分析结果和有限元计算值为依据,结合坝体结构特点,试对105裂缝的发生、发展和危害情况,作定性和定量的分析研究,并提出一些看法,供有关同志参考。     

二滩拱坝运行期坝体温度场反馈分析

本文基于二滩拱坝坝体监测仪器的温度观测资料,采用有限元法对坝体温度场进行了反馈分析。通过与实测温度值的比较,表明反馈温度值与实测值基本吻合,基本可以反映坝体实际温度场的分布情况,对于深入了解特高拱坝运行期坝体混凝土的实际温度变化具有重要的意义。从反馈温度场可以看出,由于二滩拱坝坝轴线方向接近南北方向,使得冬季时下游坝面温度明显呈现左右岸不对称分布,与规范设计温度荷载有很大差别,值得注意。     

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。     

外掺MgO混凝土不分横缝快速筑拱坝仿真分析

外掺MgO混凝土不分横缝快速筑拱坝是一项新的筑坝技术，广东省阳春市长沙拱坝是国内、外全面采用该项技术建成的第一座拱坝。本文采用了一种新的考虑温度历程效应的MgO微膨胀混凝土仿真分析模型，根据实际观测资料对长沙坝进行了有限元仿真分析，并对坝体运行过程中出现的裂缝成因进行了初步研究，同时研究了掺入MgO以后混凝土自生体积膨胀对拱坝应力状态的改善效果。仿真结果表明，外掺MgO混凝土可以补偿坝体温度拉应力，对这一类中小型拱坝不分横缝，简化温控措施，通仓连续快速浇筑施工，缩短工期。     

混凝土重力坝抗震配筋加固措施的效果研究

混凝土坝遭遇强烈地震导致坝体严重受损已有先例.工程界建议布置坝面钢筋以提高坝体抗震性能.基于此,本文应用嵌入式滑移模型和钢筋刚化模型模拟混凝土重力坝配筋前后的地震动力响应,据此评价坝面配筋措施的抗震效果.计算结果显示,配筋前后结构整体响应基本一致,但布置坝面钢筋后坝体裂缝由集中裂缝分散为多条裂缝,裂缝张开位移和扩展深度较配筋前减小;此外,钢筋滑移对坝体裂缝分布形态也有一定影响.研究表明:配置坝面钢筋对限制与分散混凝土开裂将起到一定的作用,有助于提高混凝土坝抗震性能.     

高拱坝坝踵应力实测与计算的比较研究

高拱坝坝踵应力状态是评价大坝安全可靠性的重要指标。由于拱坝超静定结构特性,施工期坝体升高、运行期水位变化及内外部温度变化等影响因素,致使坝踵应力分布及其变化过程极其复杂。安全监测和数值计算是获取坝踵应力的两种主要方法,然而两方法获取的数值往往并不一致,甚至还存在矛盾。本文论述了实测方法和计算方法对坝踵应力评价的影响;针对安全监测,分析了压应力计、应变计组工作原理,提出了坝踵有效应力评估、增设渗压计、压应力计和应变计组对应布置的建议;针对数值分析,研究了精细网格下坝踵等效应力与沿坝厚网格精度的关系,提出了计算拱坝坝踵应力的网格剖分的建议;两方法可有其自身影响因素,改进后的实测方法结合高精度数值计算可为评估高拱坝坝踵应力提供可靠依据。     

坝下游面钢衬钢筋混凝土管道结构研究综述

坝下游面钢衬钢筋混凝土管道（简称“坝下游面管”）是目前坝后式电站引水管道的主要布置形式,其安全性和可靠性直接关系到水电站的安全生产和正常运营。本文首先对坝下游面管的优缺点和发展过程进行了简要回顾与分析,然后从坝下游面管国内外典型工程实例的应用和存在的问题出发,对坝下游面管的理论分析、模型试验、数值计算等主要研究方法,以及管道在内水压力、温度作用和地震作用下的承载机理和开裂特性的研究进展进行了归纳和总结,重点讨论了管道混凝土裂缝宽度的计算方法和控制措施,在此基础上提出了需要进一步研究的问题和发展方向,可为今后坝下游面管的深入研究和创新提供思路。     

溪洛渡特高拱坝混凝土保温技术研究与应用

大坝混凝土裂缝多为表面裂缝,深层裂缝和贯穿裂缝也多由此发展而成,加强表面保温是有效防止混凝土表面裂缝的重要措施。溪洛渡特高拱坝建设过程中,通过技术标准确定、仿真模拟研究、施工方案优化、标准工艺建设等系统性保温技术研究,提出了适应特高拱坝表面防裂需要的大坝混凝土个性化、精细化全坝保温工艺要求,经现场全方位实时监测和质量检查,溪洛渡拱坝混凝土保温实施效果明显,有效控制了大坝混凝土表面开裂的风险。     

氧化镁混凝土在东风拱坝基础中的应用及长期观测成果分析

国内外将MgO混凝土筑坝技术应用于主体工程,在贵州东风水电站拱坝基础深槽是第一次。文中披露了东风拱坝基础深槽MgO混凝土的长达近10年的原型观测成果,用详细的数据和成功的事实阐明了MgO混凝土的长期变形总是趋于稳定,不存在无限膨胀趋势。     

特高拱坝温控曲线合理性改进与复核

随着智能温控技术提升,特高拱坝浇筑中的"三期九阶段"温控模式也可简化,使其更好改善混凝土内部应力.结合施工监测数据,本文提出"一期三阶段"和"二期六阶段"两种更简化的温控模式.通过数值模拟,控制冷却的各阶段,以拱坝内部应力变化过程来分析各曲线优劣.结果表明:"一期三阶段"温控模式在最短时间内使混凝土从最高温度降到封拱温...     

寒潮冷击作用下堆石坝混凝土面板温度应力研究

本文结合公伯峡混凝土面板堆石坝,针对施工期可能发生的最不利寒潮情况,进行了寒潮期间面板温度场和温度应力的全过程有限元仿真分析。结果表明,在寒潮冷击作用下,面板表面及中心的温度将随着寒潮的发生而持续降低,其中面板表面温度降幅最大此时面板表面和中心均出现拉应力,面板表面的最大主应力大于面板中心的最大主应力;面板表面和中心的最大主应力均发生在面板中部,即高程约为坝高一半的位置;采取保护措施可以明显削减寒潮始末的降温幅度及最大主应力增幅,保护措施越强其削减效果越好。     

强震作用下高拱坝损伤开裂研究

本文基于混凝土的力学特性,建立能够反映混凝土动态情况的多轴损伤开裂模型。以等效三维一致粘弹性边界反映远域地基辐射阻尼效应,采用Mohr-Coulomb材料模型模拟坝基裂隙岩体在地震作用下的力学行为,运用非线性地震波动分析方法研究国内某拱坝在强震作用下的损伤开裂过程。通过对大坝的损伤程度以及坝体上、下游面的最大拉应力进行分析,给出大坝的抗震薄弱部位,并对其抗震安全性进行了评价。研究揭示拱坝动力损伤灾变机理,为高拱坝抗震安全评价提供一种分析途径。     

论微膨胀混凝土筑坝技术

微膨胀混凝土筑坝可在一定程度上简化温控,提高建坝速度,如能进一步改进,有可能使混凝土筑坝技术发生较大的改观。本文全面分析了微膨胀混凝土筑坝技术中的问题及对策。分析了氧化镁含量、混凝土温度、室内外差别等对自生体积变形的影响,指出了氧化镁混凝土筑坝的地区差和时间差。文中分析了微膨胀混凝土应用于碾压混凝土重力坝、常态混凝土重力坝和拱坝时的问题和解决途径,指出如仍保持氧化镁掺率不超过５％,可用氧化镁混凝土     

牛路岭空腹重力坝坝体温度场分析

本文根据海南半路岭水电站空腹重力坝十余年的实测温度资料，对该坝的坝体边界温度、坝体封拱温度场、坝体稳定温度场进行了全面分析；并就封拱温度场和稳定温度场的实测结果与设计拟定值的差异对坝体应力的影响，用有限单元法进行了估算。     

高掺粉煤灰混凝土的水化热温升组合函数模型及其应用

基于室内实验和现场温度监测资料,提出适合于高掺粉煤灰混凝土的绝热温升组合函数模型。利用这一模型对某拱坝混凝土绝热温升进行反演,结果表明,对于高掺粉煤灰混凝土,组合函数模型能更好地反映其实际发热过程,特别是封拱后的发热过程,拟合精度均优于其他绝热温升模型。利用该模型反馈分析了后期温度回升对拱坝成拱后整体应力分布的影响,结果表明,在初次蓄水期和长期运行期,封拱后的温度回升会在坝体局部产生不利影响,应引起重视。     

混凝土拱坝温度应力与横缝性态智能控制方法

温控防裂与横缝工作性态调控是混凝土拱坝施工期面临的两大难题,而冷却通水策略是控制拱坝混凝土安全、横缝开合的关键因素。为此,本文提出了混凝土拱坝温度应力与横缝性态智能控制方法,并综合应用智能化控制理念、仿真分析工具、自动控制技术构建了混凝土拱坝温度应力与横缝性态智能控制系统。分析表明,该系统有效调控了坝体应力与横缝工作性态、充分发挥了混凝土材料性能、大幅提升了温控施工效率,实现了拱坝温控防裂与横缝性态调控的多目标智能优化。