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.     

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.     

考虑热学参数空间变异性的重力坝施工期温度及应力场分析

碾压混凝土坝的温控防裂一直是工程建设中的关键技术问题。由于浇筑仓面大、碾压质量不均匀以及混凝土的非均质性，碾压混凝土坝材料参数具有显著空间变异性。传统混凝土坝温度与应力分析常采用确定性计算，忽略了参数空间变异的影响，导致温度及应力场模拟不够合理。本文基于随机场理论和中心点离散方法，提出了混凝土热学参数空间变异有限元模拟方法。TJ大坝案例分析表明，考虑热学参数空间变异后，最高温度场和最大拉应力场在平均效应上与确定性结果基本一致，热学参数空间变异显著影响大坝混凝土结构的最高温度和最大应力。随机温度应力场下结构部分位置温度及应力超过了允许值，意味着依据传统确定性温度应力分析结果提出的温控措施可能偏危险。提出的随机温度应力分析方法对重力坝施工期温控措施的制定提供了方法支持。     

基于基础容许温差的高寒地区大体积混凝土温控措施研究

高寒地区在高温季节太阳辐射强，环境气温较高且昼夜温差大，对大体积混凝土的温控防裂极为不利。规范规定的基础容许温差是温控防裂设计中的一个重要的参考指标。鉴于此，本文依托西藏某实际工程，建立了三维有限元仿真模型，采用组合指数式水管冷却等效热传导法进行混凝土温度场仿真计算，基于基础容许温差对高寒地区高温季节温控措施进行分析。结果表明，即使是在高寒地区高温季节进行大体积混凝土施工时，混凝土受外界环境气温、太阳辐射和内部水化热影响依然很大，也需要采用骨料预冷和通水冷却等温控措施。     

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。     

大古水电站RCC重力坝施工期温控防裂研究

大古水电站地处高海拔地区,气候环境复杂,施工期温控防裂是该工程设计施工的关键技术问题.选取5号边坡坝段为研究对象,模拟坝体浇筑全过程,考虑混凝土徐变,采用三维有限元法进行数值模拟仿真计算,研究坝体温度场及应力特性,提出温控防裂措施.研究结果表明,高海拔地区碾压混凝土筑坝,具有低温季节浇筑混凝土上下游坝面开裂风险高,高温...     

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。     

不同结构形式水工隧洞温控特性分析

水工隧洞大多采用城门洞形和圆形断面,城门洞形底部一般为平板。实际工程中,施工期温度裂缝大多发生于城门洞形结构的边墙和圆形结构的边顶拱,底板和底拱的裂缝较少,差异明显。基于三维有限元软件ANSYS,以乌东德水电站发电洞为研究对象,对不同结构形式衬砌混凝土施工过程中的温度场和应力场进行仿真计算,研究了衬砌混凝土温控特性。结果表明,结构形式和长度对衬砌混凝土温度场影响较小,对应力场和抗裂安全系数影响较大;结构长度相同,曲率越大,拉应力值越大,抗裂安全系数越小;结构形式相同,结构长度越长,拉应力值越大,抗裂安全系数越小。研究成果为水工隧洞衬砌混凝土施工期温控防裂设计和施工提供了重要参考。     

南水北调大型渡槽高温季节施工温控仿真

漕河渡槽是南水北调中线总干渠上的一座大型交叉建筑物,渡槽主梁和上部墙体等结构部分容易在早期温升和温降阶段产生温度和收缩裂缝,特别是高温季节,温控问题更加突出。采用混凝土温度场和应力场的有限元方法对对工程施工期进行施工过程模拟,根据温度防裂仿真计算结果,给出了施工期在高温季节的温控防裂方案建议,现场运用后,没有出现早期的表面裂缝和后期的贯穿性裂缝,实施效果良好。     

大温差地区碾压混凝土重力坝施工期温控防裂技术研究

环境温差大幅变化地区,碾压混凝土重力坝施工期温控难度极高,是施工中重点关注的问题。采用"负水化热法"和"体积力法"等计算手段全过程仿真碾压混凝土坝施工期的温度场和应力场,通过波动混凝土入仓温度、冷却水管温度等温控措施关键参数,揭示其对大坝开裂的影响规律,利用拉格朗日法,寻求最优解决方案,成果已在云南铅厂大坝施工中应用,取得很好的防裂效果,可为大变幅地区筑坝施工提供理论技术参考。     

混合边界条件下混凝土结构温度应力仿真分析

根据太阳辐射的日变化规律，仿真分析混凝土结构施工期及运行期温度场及温度应力。考虑了太阳辐射、气温、水化热、间歇期等因素，采用二维有限元方法编制了混凝土施工期温度场和应力场程序，将不同情况混凝土的温度场和应力场进行对比分析。计算结果表明，在仿真分析中考虑太阳辐射直接进入混凝土的混合边界方法与等效气温法有一定的差异。在实际工程中，由于混凝土浇筑层比较多，温度应力仿真分析需要大量的计算时间，因此提出了考虑太阳辐射热的实用算法，对实际工程具有一定的指导意义。     

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。     

热带高温地区碾压混凝土重力坝温控措施

为了研究在高温环境下浇筑大坝混凝土时,控制浇筑温度和通冷却水等常用温控措施的效果、探索适用于高温施工环境的温控措施,利用有限元法对某一位于热带高温地区的碾压混凝土重力坝进行了施工期和运行期的全过程温度场和温度应力场仿真计算,对比分析了不同冷却水水温和浇筑温度下的坝体温度场和温度应力场.计算结果表明,坝体温度应力受浇筑温度和冷却水水温影响较大,将坝体基础约束区的浇筑温度从25℃降低到23℃、冷却水水温从20℃降低到15℃时,坝体最高温度从36.9℃降低到了34.6℃、最大温度应力从1.64MPa降低到了1.40MPa,此结果满足该大坝温控防裂要求.由此可见,在高温地区建混凝土坝时,在相对较高的浇筑温度和冷却水水温的施工条件下,坝体的温度和温度应力可得到有效控制.研究成果对简化温控措施、缩短工期、减少投资有重要参考意义.     

横缝设置对鱼洞峡拱坝温度应力场影响的有限元分析

采用基于瞬态温度场理论的有限元法,综合考虑混凝土绝热温升、浇筑进度、气温（水温）变化等因素,对鱼洞峡拱坝进行了全过程的温度场仿真分析。并根据温度场分析成果,对拱坝进行了整体及分缝状态下的温度应力场仿真分析。计算结果表明,设置横缝可显著削减坝体拉应力峰值,对坝体的防裂安全能起到积极作用。     

大体积混凝土热应力耦合分析方法研究

大体积混凝土结构温度应力的计算、分析是控制水化热及防止裂缝的有效措施。ANSYS有限元仿真软件提供了直接耦合和间接耦合这2种方法来模拟温度场与应力场的耦合作用,但在目前的仿真分析中缺乏关于耦合方法的差异性研究。分别采用二维直接耦合、三维直接耦合及三维间接耦合这3种耦合方案计算曼点水库大体积混凝土重力坝浇筑全过程的温度应力场,并探究这3种分析方法的差异性。研究表明,对于这3种耦合方案,温度场的计算结果基本一致,但应力场的仿真计算结果存在差异。最后,给出3种方案的适用范围,为大体积混凝体热应力的仿真计算提供参考。     

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。     

投影寻踪法在混凝土热力学参数反演中的应用

针对大体积混凝土温度场计算中的混凝土热力学参数的合理确定问题,基于均匀设计理论以及混凝土温度场仿真计算理论,结合大尺度混凝土试件长时段温度监测试验,提出采用无假定建模的投影寻踪技术,对季节性冻土地区混凝土在不同覆盖条件下表面放热系数、绝热温升、温升速率等热力学参数进行反演分析。结果表明:反演分析所得混凝土热力学参数具有较高的精度,能真实反映混凝土的热力学性能,采用试验与反演分析相结合的方法,既经济、简单,又能获得多个温控参数,具有一定的工程应用推广价值。     

高温季节浇筑陡坡坝段温度应力仿真研究

构皮滩拱坝是目前世界上在建的高混凝土拱坝之一,高混凝土拱坝,坝高较高,坝体体积较大,温度荷载是主要设计荷载之一, 它对坝体的应力状态有重要影响。由于构皮滩工程规模大,施工技术复杂,在要求全年施工的前提下,温控防裂问题成为制约整个工程施工质量和施工进度的一个关键因素,搞好大坝的温控设计,提出恰当温控防裂措施,是保证工程施工质量和进度的重要举措。根据构皮滩拱坝施工计划,坝体要求全年施工,无法避开夏季高温季节浇筑混凝土;另外,高拱坝陡坡坝段体形较差,温度变形导致应力集中的问题普遍存在。为恰当选择温控措施,本文选取了6＃陡坡坝段为代表进行三维有限元仿真计算,分析论证了设计拟定的高温季节浇筑陡坡坝段的可行性。     

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。