围岩特性和衬砌厚度对衬砌混凝土在设置垫层下温控影响研究

基于有限元分析软件ANSYS,在溪洛渡泄洪洞有压段衬砌混凝土设置垫层的情况下,对不同围岩弹性模量和衬砌厚度进行仿真模拟。通过比较不同衬砌部位,不同点位的最高温度、最大内表温差、早期最大拉应力等,针对围岩弹性模量和衬砌混凝土厚度的变化对衬砌混凝土温度和温度应力的影响进行了分析。研究结果表明,①不同围岩弹性模量下,相同温控措施下衬砌混凝土温度场大致相同。较好围岩会增大早期衬砌混凝土的最大拉应力,减小最小抗裂安全系数,必须采取严格的温控防裂措施,防止早期裂缝。②相同温控措施下,衬砌混凝土越厚,最高温度越高,最大内表温差越大。较薄衬砌混凝土会增大早期衬砌混凝土的最大拉应力,减小最小抗裂安全系数,温控防裂措施要求严格。     

水工输水隧洞衬砌结构裂缝成因及温度应力敏感性分析研究

长距离大流量城市取水工程广泛采用输水隧洞的结构形式,而输水隧洞多采用钢筋混凝土衬砌。钢筋混凝土结构较好地利用了钢筋的抗拉和混凝土的抗压性能。但在施工期和运行期,由于设计、施工、运行等方面考虑不足会因种种原因导致衬砌出现裂缝,从而对结构安全性、耐久性造成不利的影响。通过对典型隧洞运行期大量观测资料的统计分析和三维有限元仿真模拟,揭示了隧洞衬砌温度场分布及温度应力变化,进一步阐述了温度变化对衬砌混凝土裂缝的敏感性影响,提出了水工隧洞建设期和运行期温控防裂的关键问题及基本思路,对类似工程具有一定的参考价值。     

围岩特性对泄洪洞无压段衬砌混凝土温度和温度应力的影响

以溪洛渡水电站泄洪洞无压段为例,基于有限元分析软件ANSYS,模拟衬砌混凝土的浇筑过程和温控措施,计算分析了不同围岩特性下衬砌混凝土的温度和温度应力的发展变化规律。通过分析比较代表点最高温度、最大内表温差、不同点位最大拉应力等,研究围岩特性的变化对衬砌混凝土温度和温度应力的影响。结果表明：①在温控措施相同的情况下,围岩特性的变化对衬砌混凝土的温度场影响很小。② 围岩弹性模量越大,对混凝土的约束越强,后期拉应力越大,对温控防裂的要求也越严格。计算成果为地下工程衬砌混凝土温控分析提供参考。     

溪洛渡泄洪洞有压段圆形断面衬砌混凝土温控研究

溪洛渡水电站泄洪洞,断面大,流速高,衬砌混凝土标号高,一旦发生裂缝特别是贯穿性大裂缝,极易在运行期产生空蚀,严重影响运行安全.因此施工期温控防裂形势严峻.利用ANSYS软件模拟溪洛渡泄洪洞衬砌混凝土的施工过程,采用三维有限元法进行了温度与温度应力的仿真计算,分析其温度场和温度应力的发展过程和分布规律,研究通水冷却、降低浇筑温度等温控措施的温控效果,提出夏季衬砌混凝土施工的温控措施,为隧洞工程衬砌混凝土的设计与施工提供参考依据.     

溪洛渡泄洪洞有压段圆形断面衬砌

溪洛渡水电站泄洪洞，断面大，流速高，衬砌混凝土标号高，一旦发生裂缝特别是贯穿性大裂缝，极易在运行期产生空蚀，严重影响运行安全。因此施工期温控防裂形势严峻。利用ANSYS软件模拟溪洛渡泄洪洞衬砌混凝土的施工过程，采用三维有限元法进行了温度与温度应力的仿真计算，分析其温度场和温度应力的发展过程和分布规律，研究通水冷却、降低浇筑温度等温控措施的温控效果，提出夏季衬砌混凝土施工的温控措施，为隧洞工程衬砌混凝土的设计与施工提供参考依据。     

泄洪洞有压段衬砌混凝土温度应力洒水对流系数敏感性分析

采取洒水养护是地下工程施工中控制混凝土产生裂缝的一项重要措施。基于ANSYS有限元软件对溪洛渡水电站泄洪洞有压段建模计算,进行了不同洒水对流系数的取值对温度应力的敏感性分析以及不同的洒水对流系数对混凝土温控的影响分析。成果表明,在混凝土温控研究中,不同的洒水对流系数对温度应力影响显著;洒水对流系数越大,混凝土早期温降越快,同时,会产生较大的拉应力,早期抗裂安全系数偏低,对后期温控反而有利,计算结果可为地下工程衬砌混凝土防裂研究提供相应参考。     

白鹤滩泄洪洞进水口段衬砌混凝土温控方案优选

白鹤滩水电站泄洪洞结构尺寸大,过水流速高,进水口段衬砌混凝土的温控防裂问题尤为重要。采用三维有限单元法对泄洪洞进水口段边墙衬砌混凝土夏季施工过程进行模拟,首先基于实际施工监测成果反演分析混凝土的绝热温升,进而开展多种温控方案的有限元仿真计算,在温度场、应力场和抗裂安全系数综合分析的基础上,推荐温控方案,在进水口段衬砌混凝土浇筑中应用。现场温控实施效果表明,混凝土最高温度得到了有效控制,未出现温度裂缝,实现了温控防裂目标。     

溪洛渡水电站导流洞边墙衬砌混凝

为探明导流洞边墙衬砌混凝土出现裂缝的原因，研究进一步采取综合温控措施防裂的有效性和合理性，采用三维有限元法模拟施工过程与温控措施进行仿真计算，用等效热传导方程，将水管冷却的降温作用视为混凝土的吸热，按负水化热处理，在平均意义上考虑水管的冷却效果。通过多方案的综合分析研究，分析边墙衬砌混凝土开浇后开始通水冷却通水时间的长短对水管冷却的效果。根据特定断面的表面点在不同时间的温度应力值，进一步了解溪洛渡导流隧洞边墙衬砌混凝土这一特定工程的温度应力情况，以提供今后隧洞工程衬砌混凝土施工参考采用。因此，对于隧洞衬砌结构施工期的前期温变效应进行仿真分析有着重大的工程意义。     

水工竖井衬砌混凝土温度裂缝机理及分缝长度对其温控影响研究

选取西南某大型水电站泄洪洞工作闸门室（竖井结构）边墙衬砌混凝土进行研究,运用三维有限元法模拟施工过程与温控措施,利用ANSYS软件对高温季节的基本方案、温控方案以及不同分缝长度的温控方案进行了仿真计算,简要分析了温度裂缝机理,并提出了可行的温控方案。另外,分析了分缝长度对温控的影响。得到以下结论：（1）闸门室边墙衬砌混凝土高温季节施工不采取温控措施时,较大的内表温差容易在垂直拐角处产生早期表面温差裂缝,并沿垂直于竖井轴线的方向发展。温降阶段,混凝土的硬化收缩以及围岩和结构的自身约束作用会加深早期裂缝。低温季节,部分会加深甚至发展成为贯穿性裂缝。（2）在高温季节施工,综合采用降低混凝土浇筑温度、初期通水冷却、洒水养护、低温季节保温几种温控措施能够达到较好的温控防裂效果。（3）结构段分缝长度对早期裂缝的发生没有影响,但分缝长度越大,结构自身约束作用越强,会加剧早期裂缝的发展。     

观音岩大坝碾压混凝土2种设计龄期的温控特性比较

碾压混凝土设计龄期的选择对其后期强度、水化热温升具有重要影响。基于室内混凝土力学和热学试验数据,对90及180 d设计龄期的碾压混凝土特性进行了对比分析;研究制定了2种设计龄期混凝土的温度及应力控制标准。基于有限元单元法采用ANSYS对观音岩碾压混凝土重力坝施工期的温度场及应力场进行了仿真分析;对比了90和180 d设计龄期下坝体内部温度场以及应力场的分布状况;通过对坝体抗裂安全系数、最高温度和应力状况的分析,比较了2种混凝土设计龄期的温控特性,从温控的角度探讨了采用180 d设计龄期混凝土的合理性,为相关工程采用180 d设计龄期提供了重要参考和依据。     

两拼式U形渠道混凝土衬砌结构冻胀破坏力学模型

两拼式小型U形渠道混凝土衬砌属薄壳拱形结构。通过对两拼式小型U形渠道砼衬砌冻胀破坏机理及破坏特征的力学分析,确定了在法向冻胀力、法向冻结力及切向冻结力和重力共同作用下混凝土衬砌整体结构的计算简图,建立了该衬砌结构冻胀破坏的力学模型并推导出冻胀控制内力及最大拉应力的计算公式。结合混凝土板抗裂条件,给出了胀裂部位、衬砌板厚及抗冻胀破坏验算的方法。结果表明,与三拼式U形渠道相比,两拼式U形渠道衬砌结构法向冻胀力小、分布均匀、恢复力大、整体适应变形及抗冻胀能力强。     

溪洛渡水电站导流洞不同厚度衬砌

针对隧洞衬砌混凝土温控防裂的问题,以溪洛渡水电站导流洞工程为例对于不同厚度的衬砌混凝土通水冷却的温控效果进行研究。结果表明,即使在地下衬砌混凝土工程中通水冷却是一种十分有效的温控措施,特别是厚度较大的衬砌结构的温控防裂效果十分明显,必须采取通水冷却才能达到防止早期温度裂缝的目的。但很薄的衬砌混凝土结构通水冷却效果不佳。该成果在溪洛渡水电站工程导流洞工程衬砌混凝土施工中得到应用,并取得良好的温控防裂效果。     

溪洛渡水电站无压泄洪洞衬砌混凝土秋季施工温控方案优选

为研究溪洛渡水电站无压泄洪洞秋季施工的温控防裂问题,运用三维有限元法模拟施工过程与温控措施,通过改变混凝土表面的热对流系数来模拟洒水、流水养护的影响,采用直接法模拟冷却水管的作用。运用ANSYS软件对1.0m厚衬砌混凝土秋季施工的5种工况,包括基本工况、基本工况加洒水养护、恒温流水养护、加洒水及恒温流水养护、无通水冷却,进行了仿真计算。通过比较相应工况中特定断面的表面点在不同时间的温度应力值和抗裂安全系数,得出结论:洒水能够有效降低拉应力;常温流水会加大内表温差;通水冷却有效降低最高温度,但应力改善效果不明显。秋季浇筑混凝土,早期宜洒水和通水冷却,后期恒温流水养护,这样能够有效避免温度裂缝的产生。     

断面形状对隧洞围岩稳定性的影响分析

采用ANSYS软件分别对圆形断面、矩形断面、直墙圆拱形断面、蛋壳形断面形状的水工隧洞开挖进行了有限元分析计算。通过各种断面隧洞开挖后的位移、应力和塑性区的分析,对四种断面形状进行了优选。结果表明：圆形断面隧洞洞顶出现的沉降量最小,洞周应力分布均匀,出现的最大拉应力最小;矩形隧洞洞周围岩的沉降值和最大拉应力最大,应力集中程度和塑性区范围也最大;蛋壳形隧洞的洞周位移应力值和塑性区范围仅次于圆形隧洞。综合考虑隧洞的使用空间、造价等因素后,认为蛋壳形断面是最合理的隧洞断面形状。     

白鹤滩进水塔底板混凝土多层浇筑秋季施工温控方案优选

为研究白鹤滩进水塔秋季施工的温控防裂问题,采用三维有限单元法对进水塔秋季施工过程与温控措施进行模拟。运用ANSYS软件将保温、通水时长、绝热温升、浇筑温度等对秋季多层混凝土施工期温度和温度应力的影响进行了仿真计算。以底板为例,分析比较各方案下底板特征点的温度应力和最小抗裂安全系数,得到结论:多层混凝土浇筑施工过程中通水时间不宜过长,否则会增大混凝土前期应力;降低浇筑温度能使混凝土的温度均匀降低,而选择低热混凝土对于不同部位的温降效果不同。     

大体积混凝土锚碇温度场与温度应力场仿真分析

大体积混凝土是大型桥梁建设中必须面对并认真解决的新课题.结合厦门海沦大桥大体积混凝土锚碇分层浇筑动态施工过程.基于三维非稳定温度场和徐变应力有限元法,对锚碇施工期和运行期的温度场、温度应力进行了仿真计算.计算中考虑了外界气温的周期变化、太阳辐射、水化生热、浇筑温度、分层厚度、徐变及混凝土弹性模量随龄期变化等因素的影响.仿真结果给出了温度场、温度应力的特性、分布及其随时间变化规律.通过仿真分析,能预测大体积混凝土结构中任一点任何时刻温度、应力及是否会开裂等信息;能细致地进行混凝土结构的防裂研究,客观地评价所制定的施工方案是否合理,提高工程的抗裂能力与安全性;提出相应的温控措施,为类似工程提供参考依据.     

有压泄洪洞衬砌混凝土热学参数反演分析

在大体积混凝土的温控研究中,绝热温升及水化热散发一半的时间是影响混凝土温度场结果的两个关键参数,有必要进行施工反演分析,验证前期取值的合理性,提高仿真分析的精度,进而指导温控研究,达到温控防裂的目的。利用ANSYS有限元软件,基于溪洛渡水电站泄洪洞有压段衬砌混凝土现场实测数据,对该衬砌用泵送C9040混凝土绝热温升和水化热散发一半的时间值进行反演分析,并利用反演分析成果,进行实际施工方案的复核。成果表明,有压洞衬砌混凝土温度场仿真计算值与现场实测数据相关系数较高,施工方案复核的计算中,温度应力结果与现场衬砌裂缝情况较为吻合,因而热学参数的反演分析成果合理。反演分析方法及结论可为类似地下工程衬砌混凝土温控防裂研究提供相应参考。     

高水头水工隧洞钢筋混凝土衬砌承载特性分析

针对高压水工隧洞普遍采用的透水衬砌设计原则,总结了钢筋混凝土衬砌不同阶段的承载行为和损伤演化,模型能够描述损伤开裂后钢筋与混凝土之间的黏结滑移行为,通过耦合计算的方式分析了内水压力增加过程中水工隧洞衬砌的损伤演化过程及渗流场和围岩破坏区的分布形式。结果表明,考虑损伤开裂后部分内水压力由衬砌转为围岩承担,导致围岩破坏范围增大;考虑黏结滑移的刚化效应,开裂后的衬砌更不容易产生新的裂缝,符合水工隧洞的实际规律。     

大体积砼锚碇温度场与温度应力场仿真分析

大体积混凝土是大型桥梁建设中必须面对并认真解决的新课题.结合厦门海沧大桥大体积混凝土锚碇分层浇筑动态施工过程，基于三维非稳定温度场和徐变应力有限元法，对锚碇施工期和运行期的温度场、温度应力进行了仿真计算.计算中考虑了外界气温的周期变化、太阳辐射、水化生热、浇筑温度、分层厚度、徐变及混凝土弹性模量随龄期变化等因素的影响.仿真结果给出了温度场、温度应力的特性、分布及其随时间变化规律.通过仿真分析，能预测大体积混凝土结构中任一点任何时刻温度、应力及是否会开裂等信息；能细致地进行混凝土结构的防裂研究，客观地评价所制定的施工方案是否合理，提高工程的抗裂能力与安全性；提出相应的温控措施，为类似工程提供参考依据.     

水工隧洞衬砌钢筋应力混合模型的建立及监控指标拟定

衬砌是保证水工隧洞安全运行的重要组成部分,衬砌与围岩联合工作,达到共同承载、增加围岩稳定性等作用,如何建立模型对其长期运行性态进行监控是值得探讨的.以某引调水工程水工隧洞为例,采用现场实测钢筋应力资料建立了水工隧洞衬砌钢筋应力的混合模型,应力的内水压力分量由结构计算获得,温度和时效分量由统计方法获得.所建立的模型能较好...