高拱坝施工期温控防裂时空动态控制措施及工程应用

归纳总结了国内外混凝土拱坝温控的若干技术问题．提出了高拱坝施工期温控防裂时空动态控制措施,即通过优化水管冷却的过程控制、细化冷却分区、精细化仿真计算反馈分析、建立温控决策支持系统、强化预警预报机制等手段,实现对混凝土温度的时空动态控制．基于该措施,设计了一系列科学、合理的拱坝混凝土施工技术路线,并应用于大岗山双曲拱坝的建设中．实践表明,该研究成果对大岗山拱坝的温度控制及防裂具有显著的成效,给类似工程提供了借鉴和参考．     

大坝混凝土施工期温度预测与控制灰匣模型

针对大坝混凝土施工条件多变，随机因素、干扰多等特点，提出将热学机理模型和参数经验识别相结合的灰色预测法，对大坝混凝土的温控防裂措施进行动态管理。阐述灰匣模型的构成、原理和算法，介绍模型的计算机应用软件，并给出了某拱坝浇注块的计算实例。     

大岗山混凝土双曲拱坝施工关键技术研究

本文通过对大岗山水电站双曲拱坝施工过程中的坝基开挖、复杂地质条件下坝基处理、拱坝的固结灌浆、高性能混凝土配合比试验、混凝土高效入仓、高拱坝的温控防裂、后期冷却和全年封拱接缝灌桨施工等方面的关键技术进行研究和总结,意在进一步探讨和提升高拱坝工程施工技术。     

碾压混凝土拱坝整体三维温度场应力场仿真计算分析

针对碾压混凝土（RCC）拱坝整体三维有限元仿真分析中计算工作量过于庞大的问题，将“层合单元”用于单元并层的计算中.该方法大大减少了单元数目，大幅度地提高计算效率.算例表明，因中小型RCC拱坝浇筑量较小，若在一个低温季节快速施工完毕，对降低混凝土的温度峰值和温度应力，简化温控措施极为有利.     

锚碇大体积混凝土智能通水温控方法与系统

大型桥梁锚碇的锚块部分属于典型大体积混凝土结构,施工期面临开裂风险,开展适应性智能通水温控方法与系统研究对混凝土温控防裂及提高混凝土质量具有重要意义。该文提出了锚碇真实温度场及应力计算、温流耦合控制算法,以及基于“端-边-云”控制模型的智能温度控制策略;研发了适应锚碇的智能通水温控系统装备和平台,包括供水、换向、控制和热交换系统,以及基于微信移动、 Web客户端的多端软件平台,实现了混凝土通水温控的远程实时在线感知、真实分析、反馈控制和诊断预警。研究成果应用于龙门大桥西锚碇施工建设的全过程,节约了人力和用水,且未发现温度裂缝,成果可供同类工程温控防裂设计和施工参考。     

福建某碾压混凝土重力坝温控仿真及温控标准研究

亚热带地区高温季节气温与热带相似,且昼夜温差大,对大坝混凝土温控防裂较为不利.本文以福建省某典型碾压混凝土重力坝工程为例,采用有限元法开展了大坝混凝土温控措施及温控标准研究.基于稳定温度场计算结果,依托规范并参考相似工程提出相应温控标准;通过不同方案对浇筑温度、冷却水温和水管间距等温控措施进行了敏感性分析,并据此给出了推荐温控方案.仿真结果表明不采取温控措施时各区最高温度均不能满足控制要求;最高温度对浇筑温度较为敏感,但只控制浇筑温度时,后期内部温度下降缓慢,可能在低温季节产生较大的内外温差而导致表面开裂;综合考虑浇筑温度及通水冷却,可有效降低最高温度及后期内外温差.研究成果可为亚热带地区的类似工程提供参考.     

高拱坝混凝土二期冷却优化研究

利用数值仿真计算方法,在基本温控方案的基础上,进行了更细致的温控措施优化设计.为了达到技术上与经济上双优的目的,根据不同灌浆区的混凝土龄期、混凝土温升过程、封拱温度等,系统研究了在不同季节里、在不同高程上采取不同温控措施的可行性,得到了拱坝温度场与应力场的特征参数,为施工单位根据当时的特定需要,进行二期冷却或三期冷却提供了依据.     

某碾压混凝土溢流坝段温控计算分析

基于热传导理论、弹性理论和温度场、温度徐变应力场有限元计算方法,模拟碾压混凝土溢流坝施工过程、混凝土分区、外界气温、温控措施等,仿真计算了坝体基础强约束区、弱约束区、非约束区、间歇面影响区在施工期和运行期任意时刻的温度和温度应力变化过程及分布规律,并提出了方便施工、节省工程投资的温控设计方案。     

吊空模板技术在施工期闸墩混凝土温控防裂中的应用

闸墩中心的混凝土在施工后期,由于温度降低而产生收缩,当其受到底板的强约束时就会产生较大的拉应力,容易形成"由里及表"型裂缝.采用吊空模板技术,相当于减小了约束体的体积,降低了约束体的刚度,从而降低了底板对闸墩的约束,大大改善了闸墩混凝土的应力状态.介绍了某水闸工程的温控防裂仿真计算,证实了吊空模板技术能有效防止施工后期闸墩内部裂缝的产生,为同类型的施工分析起到一定的参考作用.     

五峰山长江大桥大体积锚碇混凝土的施工期应力数值仿真及控制

针对五峰山长江大桥大体积锚碇混凝土结构在施工期容易开裂的难题,运用考虑水化度和埋置式冷却水管模型的三维有限元计算程序,对该锚碇的大体积混凝土结构在施工过程中的温度场和应力场进行了仿真计算.计算结果表明,锚碇混凝土内部温度高于表层,但表层温度时空梯度较大,故拉应力大于内部.在采用多个工况对拉应力进行仿真控制时,发现由于结构尺寸巨大,仅依靠温控措施无法达到防裂要求,需综合采用材料、温控、结构等防裂措施才能将拉应力降至抗拉强度范围内,有关措施可为今后类似工程提供借鉴.     

基于混凝土热-力学模型的海河开启桥温度控制方案

根据天津海河开启桥施工过程中的昼夜温差大、一次性混凝土浇筑量大、承台大体积混凝土对背墙结构约束大而导致易开裂的突出问题,引入了考虑混凝土早期性能的热-力学模型、等效时间理论以及热传导原理,建立数学模型和有限元求解方法.在此基础上对不同施工方案进行了结构温度场和应力场的仿真计算.研究表明,采用预埋水管进行冷却的措施可以有效降低最高温度和最大应力.本研究为海河开启桥工程大体积混凝土结构温控防裂提出了具体措施和标准.现场施工表明,数值仿真与分析对现场开裂控制具有指导意义.     

堆石混凝土高拱坝施工期温度应力仿真分析

为研究堆石混凝土高拱坝施工期温度场和应力场的分布特点,并探究堆石混凝土在高拱坝上的适用性,本文运用数值仿真及顺序耦合法,综合考虑堆石混凝土弹模变化、堆石混凝土入仓温度、环境气候变化等因素,对不同温控措施的堆石混凝土高拱坝进行施工期全过程仿真计算。对比分析不同温控措施下高拱坝施工期的温度场和应力场,结果表明：不同温控工况下,坝体温度场和应力场的分布规律基本一致,施工期温度应力与混凝土入仓温度相关,运行期坝体应力随环境气温变化;应力线性化后最大拉应力分别为1.68 MPa、1.60 MPa、1.48 MPa。因此,堆石混凝土运用于高拱坝时,在分缝浇筑的情况下,仅需采取简单温控措施即可满足温度防裂要求。     

某RCC拱坝施工期设计温控方案数值仿真分析

拱坝由于坝体本身的结构特点,其在施工过程中对于温度的控制有着严格的要求,而根据经验提出的设计温控方案往往不能满足需要,为大坝后期安全稳定运行带来了风险。本文旨在通过对某典型RCC拱坝施工期温控设计方案的数值仿真计算,为大坝温控方案设计提供参考。     

草街冲砂闸闸墩C25混凝土施工温度观测反分析

基于闸墩C25混凝土现场原型试验,采用混凝土非稳定温度场求解的有限元仿真计算技术,集成了混凝土内部冷却水管的离散模型和迭代算法,根据现场温度实测资料,结合优化遗传算法对闸墩试验段混凝土温度场进行了反演分析.研究表明,反演所获取混凝土特性参数能较好体现工程实际情况,为温控仿真计算和确定温控防裂措施提供了重要保证.     

平原地区泵闸工程温控防裂优化与反馈研究

针对平原地区泵闸混凝土施工期开裂问题,应用通水冷却等效算法,依托HTG泵站进行了温控措施优化与反馈研究.经温控方案比选说明分期通水冷却措施能有效控制最高温度及降温速率.底板防裂效果表明泵闸工程采用河水冷却,并利用回水调整水温控制降温速率,可取得良好温控防裂效果.对比底板温度场反馈计算值与实测值,说明反馈模型合理、实验数据可靠、算法可行,可用于后续工程计算.     

大型水电站厂房施工期混凝土开裂机理和防裂方法研究

针对大型厂房混凝土除了受地基约束外还受到侧向约束的特点,对其开裂机理进行了分析,认为强约束是导致此类结构开裂的重要因素之一．运用水管冷却混凝土温度场和应力场的有限元计算方法,利用反演辨识获得的热学参数,对某工程机电厂房肘管段混凝土结构进行了仿真预测分析,通过对各种温控防裂方案的比较,认为采取表面保温和内部水管降温相结合的温控措施,同时配合低温混凝土或跳仓浇筑技术对预防类似工程开裂具有很好的参考价值．     

贯流式泵站施工期的温控防裂对策研究

针对泵站结构施工期易开裂的问题,阐述了裂缝成因,提出了相应的防止措施.得出早期的内外温差和外部约束是产生表面裂缝的主要原因.采用了表面保温、水管冷却及设置砌体等方法来防止墩墙混凝土产生温度裂缝.利用水管冷却混凝土温度场和应力场的三维有限单元精确算法,对某大型贯流式泵站墩墙结构的施工期温控防裂进行了仿真计算,结果显示计算方法精确、防裂效果良好,对此类工程具有一定的参考价值.     

锦屏一级拱坝左岸混凝土垫座温控仿真分析

采用三维有限单元法实际模拟锦屏一级拱坝左岸混凝土垫座施工浇筑过程,进行温度场和徐变温度应力场的仿真分析．通过计算值和实测值的对比以反演实际混凝土绝热温升,以此来校核并优化设计温控措施和温控标准．重点对在2009年3月开浇的1730m高程以上的几个浇筑层进行了温控仿真计算,计算结果表明无论是温度还是应力都能满足设计标准,并为施工提供参考依据．     

高温季节碾压混凝土坝强约束区温控防裂方案研究

我国西南地区高温季节持续较长,碾压混凝土坝面临施工期温度裂缝的威胁．基于碾压混凝土坝施工期开裂机理,结合某大型碾压混凝土重力坝强约束区高温季节的施工,采用有限元仿真算法模拟了不同昼夜温差条件下的混凝土温度场和应力场发展过程,根据计算结果对表面保温和水管冷却过程中的具体参数进行优化,成果对同类工程具有参考价值．     

丹达河水电站拱坝混凝土垫座温控方案比较研究

西南地区某水电站拟修建拱坝,为改善地基质量,保证拱坝结构安全,在3号坝段和4号坝段底部设置了混凝土垫座结构.针对该水电站混凝土垫座结构,基于有限元方法,利用ANSYS软件建立混凝土垫座计算模型,使用ANSYS二次开发程序,对垫座混凝土进行了多组温控参数敏感性分析,并结合规范规定的温度控制标准,最终确定最优温控措施.仿真分析结果表明,采取最优温控措施能有效降低施工期混凝土内部的温度应力,减少混凝土开裂的风险,提高结构的安全性.为相似工程温控方案的选择提供参考.