基于精细有限元的大体积砼水管冷却效果研究

基于精细有限元方法,结合实际工程的局部坝段模型,仿真分析了不同冷却方式对施工期水管的冷却效果,阐述了冷却过程中水管周围的混凝土温度场和应力场在时间及空间上的分布状态和变化规律,量化了水管附加温度应力.结果表明,对于施工时仓面较大的水工混凝土结构,应尽量采用通仓同步冷却来控制混凝土内部温度,避免在同一浇筑块中由于冷却方式各异而导致温度裂缝出现.     

碾压混凝土重力坝施工期温度场研究

根据碾压混凝土重力坝的施工特点，提出用国际通用大型有限元软件Ansys进行大坝施工期温度场仿真，并介绍了实现过程。典型碾压混凝土重力坝的施工期温度场仿真计算结果表明，浇筑温度及外界气温对坝体温度均有显著影响，碾压混凝土自然降温速度缓慢。     

浇筑层厚对碾压混凝土坝温度场和应力场的影响

高混凝土坝浇筑时材料用量大、施工条件复杂、建设周期长,同时又需考虑温度控制、结构应力、施工环境等因素对坝体安全的影响。为此,以某工程碾压混凝土重力坝为例,采用三维有限元法,研究了不同的混凝土浇筑层厚度对大坝温度场与应力场的影响。结果表明,早期坝体内部的最高温度随浇筑层厚的增加而增大,坝体不同区域最高温度不仅受浇筑厚度的影响,同时也与大坝浇筑的时间相关;基础垫层混凝土、三级配碾压混凝土和二级配常态混凝土区域最大拉应力随浇筑厚度的增大而增大。     

不同季节施工对软基上船闸闸首结构的影响

软基上船闸闸首结构作为空间薄壁结构,在施工期混凝土浇筑硬化过程中产生较大热量,易受外界环境温度的影响,产生温度裂缝。因此,采用瞬变温度场和徐变应力场理论,以芒稻船闸闸首结构为例进行三维仿真分析,研究闸首结构在不同季节浇筑的温度和应力情况,分析其产生机理。结果表明,廊道在夏季和秋季浇筑时内部温度最大分别达到46.8、47.1 ℃,在夏季浇筑时拉应力最大为3.88 MPa,廊道内外边墙及阀门槽等结构突变处极易产生裂缝,应采取措施加以控制,在实际施工中应避免在夏季开始浇筑混凝土。     

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。     

大体积混凝土结构温度损伤研究

研究混凝土浇筑块在温度作用下的损伤分布,可为大体积混凝土温度损伤理论在实际工程中的应用提供参考。基于指数函数温度损伤模型,分析混凝土浇筑块结构计算周期内所有节点的损伤量,并结合数据可视化处理技术,将结构体损伤量以等值线图的形式呈现。计算结果表明,浇筑期间及浇筑完成的初期,混凝土浇筑块表面及基础约束区的温度损伤严重;结构体损伤程度与温度应力分布在时间上不同步。因此,对混凝土结构进行温度损伤分析是十分必要的。     

混凝土单层浇筑块的早期温度应力计算

混凝土单层浇筑块的早期温度应力,根据《混凝土重力坝设计规范》SDJ21-78,一般按弹性基础梁方法计算.本文在此基础上,引入温度形心系数P这一参数,导出了较为简洁适用的计算公式.文本提出的约束系数的计算公式,使计算大为简化,并能适用于浇筑块厚长比H/L>0.25的情况.     

BP神经网络在新浇筑混凝土最高温度预测中的应用

鉴于在坝体混凝土开仓前准确预测新浇筑混凝土最高温度对防止大坝开裂的重要性,基于BP神经网络原理,以混凝土浇筑温度和冷却水管布置方式、通水温度、通水流量及气温、浇筑层厚度、混凝土龄期7个因素作为输入层,以实测混凝土浇筑仓内最高温度为输出层,利用Matlab神经网络工具箱,建立了新浇筑混凝土最高温度的BP神经网络预测模型,并通过实例对模型进行了验证分析。结果表明,冬季、夏季浇筑仓内混凝土最高温度的预测值和实测值之间的误差均约为0.5 ℃,二者吻合较好,可见该模型满足实际工程要求,也说明了BP神经网络在预测新浇筑混凝土最高温度方面具有可行性和实用性。     

严寒地区某碾压混凝土重力坝施工期表面保温措施研究

为研究严寒地区混凝土重力坝的保温措施,以东北严寒地区某碾压混凝土重力坝为例,采用FZFX3D软件计算分析了施工期不同厚度的上下游面保温板、越冬面保温被对第1年浇筑混凝土温度场、应力场的影响。结果表明,混凝土表面保温措施能有效降低混凝土表面的温度梯度、应力梯度及坝体混凝土内外温差,控制混凝土表面拉应力的增长;保温措施控制混凝土内外温差的作用不仅体现在寒冷季节,还体现在高温季节;该工程最佳保温措施为上下游面永久保温采用7cmXPS板,越冬保温采用7cm聚乙烯保温被。研究结果为类似工程的保温提供借鉴。     

混凝土拱坝导流底孔坝段施工期温度及应力仿真分析

针对目前混凝土拱坝导流底孔坝段温控仿真研究较少的问题,通过模拟拱坝导流底孔坝段施工过程中混凝土温度场和应力场,获得不同浇筑方案下拱坝导流底孔段的最高温度及顺河向温度应力、横河向温度应力和第一主应力。结果表明,高温季节浇筑薄层混凝土易产生温度倒灌,而低温季节采取薄层浇筑有利于降低混凝土最高温度和最大温度应力,由此提出相应大坝混凝土浇筑温控建议措施,对于类似工程安全施工和进度控制具有重要意义。     

基于施工过程仿真的碾压混凝土坝温度场控制分析

为了在施工过程中对碾压混凝土坝的内部温度实时动态监控并制定相应的温度控制措施,从而减少由温度应力引起的裂缝。在进行施工过程仿真分析的基础上,建立有限元模型,再根据混凝土温升随浇筑时间的变化并结合实际情况,实时动态施加坝基初始温度、坝体浇筑温度及随时间改变的气温、水温等荷载条件和边界条件等,基于施工过程的荷载步长,利用ANSYS二次开发功能实现温度场仿真计算,建立了从大坝施工开始经混凝土冷却直至准稳定温度场状态的全过程仿真分析系统。实例应用结果表明,该系统提供了一个基于施工过程的碾压混凝土温度场仿真计算分析工具,具有灵活性和实用性。     

碾压混凝土拱坝一期冷却和汛期过流防裂研究

基于碾压混凝土拱坝具有碾压混凝土弹性模量发展较慢但其终值较大、汛期往往基坑淹没且浇筑温度较高的特点,以善泥坡水电站碾压混凝土拱坝为例,分析了各种温控措施对汛期碾压混凝土坝表面拉应力和一期冷却效果的影响。结果表明,碾压混凝土坝一期冷却宜采用长时间大流量低温冷却水,以确保在弹性模量较小时充分降低坝体温度;汛期过水对坝体应力影响较大,过水时混凝土应有足够的龄期。     

高拱坝施工期温控参数敏感性分析

在混凝土高拱坝浇筑过程中,影响坝体施工期温度场及温度应力的因素有很多,因此选用适当的浇筑方案对于节约工程成本及提高坝体安全性有着重要意义。以孟底沟水电站工程为例,选用多种施工方案,并利用三维有限元方法进行仿真分析,分析了浇筑季节、浇筑层厚、间歇时间及浇筑温度等因素对坝体施工期的敏感性。结果表明,低温季节浇筑、在防止热量倒灌的前提下尽量减小浇筑层厚度、缩短间歇时间、降低浇筑温度有助于降低温度应力,提高坝体安全性。     

碾压混凝土重力坝碾压层厚及层面力学性能的数值分析

针对碾压混凝土重力坝坝踵部位易开裂问题,构建了不同碾压混凝土层厚的有限元模型及不考虑层厚的素混凝土有限元模型,进而分析了碾压混凝土层面对试件整体应力分布的影响、碾压层厚度对层面应力分布的影响。结果表明,由于相邻碾压混凝土层之间存在软弱面,因而在层面出现了应力集中现象,且层面的最大拉应力随碾压层厚度的增大而增大,可为碾压混凝土重力坝设计与施工提供参考。     

MgO掺量对混凝土不同浇注温度下拱坝应力的影响

为了研究不同浇筑温度下MgO掺量对混凝土拱坝应力的影响,采用有限元数值模拟对某外掺MgO混凝土拱坝施工期温度场、应力场进行仿真分析,对比不同掺量不同浇筑温度下特征点的温度、应力和掺MgO引起的自生体积变形过程。结果表明,不同浇筑温度下,MgO对应力场有效补偿量相差不大,对于低温季节浇筑的混凝土,适当增加MgO的掺量可有效补偿坝体应力;对于高温季节,温降产生的拉应力很大,最好配合分缝措施或避开高温季节浇筑。     

基于温控仿真的热带地区常态混凝土重力坝施工期温控防裂研究

鉴于热带地区气候条件下的温控防裂研究成果较少的问题,以洪都拉斯某常态混凝土重力坝为例进行三维有限元温控仿真防裂研究,发现方案1的最高温度和最大应力均超标,方案2的最高温度和最大应力均满足要求;溢流坝段下游侧反弧段常态混凝土部位易产生大拉应力,应采取相应温控防裂措施。研究成果可为热带地区大体积常态混凝土重力坝的温控防裂提供参考。     

寒潮对碾压混凝土重力坝的影响性分析

根据碾压混凝土重力坝设计和施工组织安排,采用三维有限元浮动网格法对遭遇寒潮冷击时坝体的温度场和应力场进行了仿真计算。如不采取任何温控措施,寒潮冷击必然会给坝体上下游面带来破坏性的影响。计算结果表明,对刚刚浇筑的混凝土表面加强保护可防止产生大量的裂缝。     

降雨对碾压混凝土连续施工影响的试验研究

对降雨条件下碾压混凝土施工碾压后的性能进行了试验研究。试验结果反映了不同降雨强度对碾压混凝土可碾性、压实容重以及层间结合质量的影响程度。研究结果对高碾压凝土坝的连续、快速施工具有实际应用价值。