丰满水电站大体积混凝土容许降温速率研究

现有大体积混凝土温控研究主要强调对内部最高温度以及温差的控制,而对降温阶段的起始时间以及容许降温速率的研究较少,导致严寒地区某些工程在完善的温控措施下仍然存在不同程度的开裂。以丰满水电站工程为例,采用容许降温速率评价大体积混凝土的开裂风险,利用有限元仿真分析软件对不同龄期混凝土的容许降温速率进行研究,分析降温速率对温度应力的影响作用,研究不同阶段的降温速率控制指标。研究结果表明,容许降温速率与混凝土相应龄期的抗力关系密切。针对丰满水电站大坝混凝土,建议早期降温速率在0.65℃～1.20℃,中期降温速率在0.40℃～0.60℃,后期降温速率要低于每天0.30℃,以降低开裂风险。     

新疆大石峡水利枢纽无压泄洪洞衬砌混凝土温控防裂研究

受高速水流长期冲刷作用的影响,泄洪洞衬砌混凝土一旦产生裂缝,必将引起过流面的空蚀破坏,进而影响工程的正常稳定运行。因此,对泄洪洞衬砌混凝土进行温控防裂研究具有重要意义。依托大石峡水利枢纽泄洪排沙洞工程,采用三维有限元法,计算分析了不同温控措施下泄洪洞衬砌混凝土温度及温度应力的变化规律,论证了不同温控措施的适宜性。结果表明：喷雾洒水措施对改善衬砌混凝土表面温度应力具有一定的效果,并对混凝土干缩裂缝有明显的抑制作用;通水冷却措施主要侧重于改善衬砌混凝土内部的温度和应力状况,但会促使降温过程提前产生,增加早期开裂的风险,因此在施工过程中应严格控制混凝土降温速率和早期降温幅度,建议控制混凝土降温速率不超过2.0～2.5℃/d;施工初期和冬季低温时期均是温度裂缝发生的较危险时段,以冬季保温措施配合施工期的降温措施可以获得更佳的效果。研究成果可为类似泄洪洞工程衬砌混凝土的温控防裂设计与施工提供参考。     

混凝土表面保温和水管冷却的温控效果研究

为了对比探讨表面保温和通水冷却这两种措施的温控效果,采用有限单元法,对带有冷却水管的混凝土温度场和应力场进行模拟计算。在表面保温方面,认为应合理选择保温力度,优化保温效果,可以实现“既达到防止早期表面开裂,又能提高后期表面的抗裂性能”的目的。在水管冷却方面,提出了影响水管冷却效果的4个控制指标,即温度峰值、峰值龄期、降温速率和停水温度,认为在采用水管冷却方法控制温度峰值的同时,还应考虑峰值龄期和降温速率对温度应力的影响。     

大坝混凝土施工期温控措施的时间和空间优化

以西藏高海拔地区街需混凝土重力坝为例,针对筑坝材料性能对温控防裂不利这一特点,采用三维有限元仿真模拟分析方法,研究高海拔地区气象条件下混凝土的温控标准及温控防裂措施,认为可在时间上优化混凝土温降过程和控制温降速率,防止降温幅度和降温速率过大,空间上优化温度梯度,减小基础温差、上下层温差和内外温差。研究表明,该大坝的推荐温控防裂措施可以较好地减小温度应力,防止裂缝产生。     

温度应力、自收缩对高性能混凝土早期开裂的影响

根据高性混凝土的水化特性、物理力学特性及自收缩特性，分析了高性能混凝土早期开裂机理和影响早期开裂的主要因素．并结合工程实例，借助混凝土温度和应力有限元仿真计算方法分析研究了表面适度保温和水管冷却技术在高性能混凝土温控防裂中的应用效果．研究结果表明，表面适度保温与水管冷却相结合能有效降低混凝土的内外温差，减小混凝土早期表面拉应力与后期内部拉应力，防裂效果明显，对类似的工程具有借鉴作用．     

挡潮闸闸墩高性能大体积混凝土温度效应与控制

为了解决某挡潮闸枢纽工程中高性能大体积混凝土结构浇筑时的温度控制问题,避免因混凝土干缩、自体积变形、外部约束和温度效应等因素引起混凝土开裂,取闸室底板和中墩进行三维有限元建模,对闸墩采取不同的温控措施,进行闸墩温度场和温度应力场的仿真分析,研究闸墩冷却水管布置方案的温控效果并提出科学合理的温度控制措施,为现场科学施工提供理论指导。仿真结果表明:通水冷却效果良好,闸墩均未出现裂缝;在混凝土浇筑初期采取降低入仓温度和通水冷却等降温措施来减小由于混凝土水化热引起的最大温升,可以有效减小混凝土温降阶段的降温幅度;控制最大温升、内外温差及温降速率是大体积混凝土闸墩温控防裂的关键。     

基于单轴约束试验的早龄期混凝土开裂行为评价

早龄期阶段,大体积混凝土由于自身变形受到相邻构件或地基的约束产生温度应力,一旦拉应力超过混凝土自身强度,混凝土便会开裂。鉴于传统的约束圆环法和平板法无法考察温度历程对大体积混凝土温度开裂行为的影响,基于研制的新型开裂全过程仿真试验机在实验室内实现了对混凝土日降温0.3 ℃的速率控制,重现了大体积混凝土浇筑后的真实温度历程,测量了不同龄期（3、7和14 d）快速温降条件（0.5 ℃/h）下混凝土的温度应力,并基于开裂温差分析了龄期和水泥类型对早龄期混凝土抵抗快速温变性能的影响。试验结果表明,混凝土抵抗快速温变的能力与龄期（强度）正相关,松弛能力随加载龄期的推迟逐渐减弱;低热水泥混凝土较中热水泥混凝土应做好更严格的早龄期阶段表面保温措施。     

基于等效时间的早期混凝土温度裂缝分析

基于等效时间的混凝土绝热温升、热传导方程，考虑温度对早期混凝土水化热化学反应速率和徐变特性的影响，计算了大体积混凝土墙中心的温升。采用裂缝带模型计算温度裂缝，用半解析迭代法进行了混凝土墙的温度应力和开裂计算。     

糯扎渡水电站泄洪洞混凝土温控施工工艺

糯扎渡水电站泄洪洞前期混凝土浇筑发生贯穿性温度裂缝后,通过采用中热水泥取代硅酸盐水泥、优化混凝土配合比和“差异化”通水冷却等措施,即在混凝土升温过程中产生压应力的时段,通大流量低温水,以加快混凝土降温速度,尽可能降低混凝土温度峰值;在混凝土温度峰值过后的降温阶段,为防止通水降温与表面自然降温叠加导致降温过快,而使混凝土产生开裂,严格控制降温速率,适度提高水温和降低流量,使后期浇筑的右岸泄洪洞抗冲耐磨混凝土未产生裂缝。其具体做法可供同类工程参考。     

掺纤维混凝土早期开裂敏感性研究

为了研究混凝土早期的抗裂性能,利用温度应力试验机研究掺不同种类纤维混凝土的开裂敏感性,通过分析各种参数的优劣性,选定开裂温度作为开裂敏感性的评价指标。结果表明,改性聚乙烯醇纤维或聚丙烯纤维的掺入,可以有效降低混凝土的开裂温度,其中掺PVA1纤维的混凝土开裂温度最低,即其抗裂性能最好。与传统的试验方法相比,温度应力试验机能大大减少测试的工作量,是一种值得推广的试验仪器。     

低热水泥碾压混凝土坝适应性智能通水策略研究

开展低热水泥碾压混凝土坝的温控特性和适应性智能通水策略研究,对干热河谷环境下大坝优质高效施工、温控防裂具有重要意义。本文首先分析了低热水泥碾压混凝土的温控防裂难度和挑战,讨论了低热水泥碾压混凝土在施工期的温度场和应力场计算方法,结合智能通水技术提出了相应的适应性智能通水策略。以乌东德水电站低热碾压混凝土二道坝的温控防裂为例,基于全坝温度场和应力场模拟,揭示了全坝不同分区温度发展规律和温度应力特征;通过应用智能通水2.0系统,在乌东德二道坝实行分区适应性通水。现场监测与仿真分析结果对比表明,采用适应性智能通水后最高温度符合率达100%,能够较好满足干热河谷环境下适应性温控防裂要求,大幅简化了施工工艺,提高了效率,电站蓄水过程监测数据显示二道坝安全有保障,研究成果可供同类工程借鉴参考。     

基于温控仿真的RCC重力坝施工期开裂风险分析

温度荷载是使大体积混凝土在施工期间产生裂缝的主要因素。为对大体积混凝土开展施工期开裂风险分析,以某碾压混凝土(RCC)重力坝为例,在对其温控措施进行仿真分析的基础上,利用结构的可靠度理论,将大体积混凝土开裂的影响因素作为变量,运用响应面法构建极限状态功能函数,利用Monte-Carlo法得到该重力坝施工期的开裂风险和可靠度。分析成果表明:推荐温控措施合理;开裂风险概率和可靠度指标计算成果能够反映内部特征点的开裂风险高于外部、一期冷却末期出现最大开裂风险的特点,该方法可用于施工期的混凝土开裂风险评价。     

堆石混凝土拱坝温度应力仿真及温控措施研究

为了研究堆石混凝土拱坝在有无温控措施条件下施工期和运行期温度应力分布的变化规律,围绕国内某一即将开工建设的堆石混凝土拱坝工程,设计了3种不同温控措施条件的工况,运用大型有限元分析软件SAPTIS,对堆石混凝土拱坝在不同工况下施工期和运行期的应力场和温度场进行了仿真分析,结果显示:在无温控措施条件下,坝体内部最大横河向拉应力达到2. 0MPa,存在开裂风险;在简易温控措施条件下,坝体内部最高温度为37℃,最大横河向拉应力为1. 45 MPa,满足温控防裂要求。由此可见,在堆石混凝土拱坝施工过程中,采用简单的温控措施即可满足温控防裂要求。     

水泥基材料体积稳定性对大坝混凝土开裂的影响

温度收缩、干缩和化学减缩等均能引起大坝混凝土的开裂。冷却和表面养护可以部分减少温度应力和干燥所引起的开裂。但无法消除化学减缩所产生的开裂,尤其是材料性能变化所产生的体积变形。对混凝土坝开裂起着决定性作用。这也是解决混凝土坝开裂问题的关键。     

碾压混凝土重力坝度汛缺口温控分析

鉴于混凝土坝通常采用预留缺口方式进行施工期度汛,缺口部位在水流冷击作用下会产生较大的温度应力,而碾压混凝土坝,由于材料以及施工工艺的独特性,缺口部位应力状况更加不利,有很大开裂风险,为此以澜沧江某碾压混凝土重力坝为例,进行度汛缺口部位仿真分析,结果表明:度汛缺口附近温度应力较大,汛期过水十分不利;增加有效温控措施后,缺口应力状况获得明显改善,可保证度汛期间缺口部位的防裂安全。     

混凝土坝中后期通水快速调控研究

混凝土坝中后期通水冷却是一个复杂多因素问题,与通水水温、通水流量和通水时间等相关。基于中后期冷却期间浇筑仓温度动态预测模型,提出了一种中后期通水快速调控方法。先将无热源水管冷却计算式和浇筑仓实测温度相结合预测浇筑仓降温曲线,然后结合中后期冷却的降温速率和目标温度,采用优化算法获得混凝土浇筑仓优化通水方案。实例分析表明,基于无热源水管冷却计算式的浇筑仓温度动态预测模型计算工作量小,混凝土坝中后期通水快速调控方法是可行的,可为混凝土坝中后期通水调控提供及时参考。     

重力坝加高中减少结合面开裂措施的研究

由于气温年变化及新老混凝土温差的作用，混凝土重力坝加高后，新老混凝土结合面绝大部分将被拉开，使大坝整体性降低。本文提出了在新混凝土内进行横向分缝并在下游面进行永久保温的防裂工程措施，使结合面开裂面积大幅度下降，超载条件下的坝体应力显著改善。文中研究了缝端应力集中问题，结果表明，年温度变化影响较大的深度只有5m左右。当横缝深度超过6m时，缝端应力集中不显著，横缝不致于扩展。     

快速浇筑条件下混凝土坝早龄期开裂风险分析

以南水北调工程某混凝土重力坝施工为例,分析与探讨了不同浇筑层厚度、不同层间间歇期、不同浇筑温度等对混凝土坝早龄期温度与应力的影响,对早龄期混凝土的温度与应力特性和开裂风险进行了深入分析研究,并提出了相应的确保应力安全的防裂方法。研究内容为快速浇筑条件下大坝混凝土温度控制标准和温控措施的制定提供技术支持。     

国内混凝土坝裂缝成因综述与防止措施

通过对国内１５座混凝土大坝裂缝的调查分析及仿真反馈计算归纳总结出了混凝土裂缝的原因，探索了混凝土防裂的途径和措施。提出混凝土热膨胀系数直接影响温度收缩应力，决定热膨胀系数大小的是骨料的岩性，选用热膨胀系数小的骨料有利于降低混凝土内部产生的温度应力，由外部环境造成裂缝危害的主要原因是寒潮袭击，其防范措施为采用“薄层，短间隙，均匀上升”的浇筑方式和妥善的表面防护。其它骤然降温因素也不容忽视，如遭遇洪水