特高拱坝施工期数字监控方法、系统与工程应用

依据混凝土坝数字监控的理论,从主要目的、基本内容和工作模式3个方面论述了特高拱坝施工期数字监控方法,介绍了特高拱坝施工期数字监控系统,提出了利用该系统开展特高拱坝施工期数字监控的工程应用模式.特高拱坝施工期数字监控系统的工程应用表明,运用该系统可以实时开展大坝工作性态评估,降低事故风险,同时可以为施工期动态设计提供决策支持.     

特高拱坝温度控制与防裂研究进展

特高拱坝温控防裂至关重要,本文总结了近期特高拱坝温控防裂研究与实践成果,对抗裂安全系数制定、温控标准制定及温控措施的优化选择、温控施工质量控制等关键问题进行了系统的论述。提出如下建议:(1)抗裂安全系数应取1.8~2.0,温差标准从严控制,可取全坝统一的基础温差标准,最高温度控制标准则按封拱温度和允许基础温差之和进行控制;(2)按"早保护、小温差、慢冷却"、"三期冷却"、"智能监控"即"九三一"温控模式进行全过程温度控制;(3)空间温度梯度按"拟灌区、同冷区、过渡区、盖重区"控制,时间上的温度过程按"三期多阶段"控制,中期控温与冷却至关重要;(4)采用智能化的手段对施工过程进行全程质量监控,必要环节采用智能温控措施。上述建议旨在为特高拱坝相关规范的制订和修编提供参考。     

特高拱坝悬臂高度个性化控制的分析研究

在提出特高拱坝悬臂高度个性化控制概念的基础上,进一步给出特高拱坝施工期全坝段个性化悬臂高度控制的数值分析方法。以国内在建的某特高拱坝为例,考虑自重荷载、温度荷载、混凝土自身体积变形与徐变等因素影响,采用三维有限元方法对其进行仿真分析,研究了不同坝段在不同灌浆高程情况下的最大主应力极值随悬臂高度增加而变化的规律,并给出应力标准控制值下的全坝段悬臂高度控制值分布示意图。研究成果表明:大坝不同部位的悬臂控制高度未呈现可循规律,须实行个性化控制。悬臂高度个性化控制有利于优化施工进度,缩短施工工期,从而按计划实现坝体挡水度汛及预期发电等关键目标。     

特高拱坝施工进度仿真系统应用及对比

针对300 m级特高拱坝面临的仓数多、工期长、约束条件多且关系复杂的进度管控难题,融合大坝施工进度仿真方法与工程物联网技术,结合国内多个高拱坝工程应用积累,研发了“建模—分析—输出”一体化进度仿真系统,该系统具有参数化建模、二三维一体化分析、面向生产一线成果输出等功能,可适应施工现场快速变化的需求。与多个应用施工进度仿真技术的特高拱坝工程在缆机浇筑强度、缆机利用率、浇筑间歇等方面的对比情况表明,随着特高拱坝施工进度仿真技术的持续发展和深入应用有力支撑了施工进度管控水平的提升,为高海拔地区特高拱坝工程施工进度控制提供借鉴意义。     

特高拱坝悬臂高度个性化控制的分析研究

本文在提出悬臂高度个性化控制的概念的基础上，进一步给出特高拱坝施工期全坝段个性化悬臂高度控制值的应力判断标准以及数值分析方法。以某特高拱坝为例，考虑自重荷载、温度荷载、混凝土自身体积变形与徐变等因素影响，采用三维有限元方法对其进行仿真分析，研究了不同坝段在不同灌浆高程情况下的最大主应力极值随悬臂高度增加而变化的规律，并给出应力标准控制值下的全坝段悬臂高度控制值分布示意图。研究成果表明悬臂高度个性化控制有利于优化施工进度，缩短施工工期，从而按计划实现坝体挡水度汛及预期发电等关键目标。     

特高拱坝结构性态诊断与监控方法述评

我国已建、在建多座特高拱坝工程,这些工程往往面临着高水头、高边坡和复杂地质条件等特殊服役环境,其设计、施工及安全监控等技术指标突破了现行规范适用范围和以往的工程认知。与一般大坝相比,特高拱坝工程复杂程度高,结构的力学行为具有独特特征,工程建设和运行安全控制要求更为严格。论述了坝体体型工程经验性评价参数、地质力学模型试验、数值模拟仿真分析等特高拱坝结构性态诊断关键技术,以及施工质量控制、温控防裂、跟踪监测反馈等安全监控技术;在此基础上,指出了特高拱坝长效服役健康诊断与安全控制的前沿热点问题,包括时空演化特征挖掘方法、服役风险率实时诊断模型、结构安全动态控制模式、智能感知与超前预警技术等。研究可指导特高拱坝的建设和运行管理。     

特高拱坝施工期谷幅变形演化规律

跟踪分析高坝施工期谷幅变形,对确保高边坡稳定与大坝安全具有重要意义。基于某特高拱坝工程环境与地质结构,跟踪分析坝区两岸岩体变形监测数据,采用有限差分法,模拟分析谷幅变形演化规律,探讨了坝区施工期的谷幅变形演化规律与驱动因素。研究表明,坝后水垫塘谷幅变形规律表现为不同高程谷幅变化规律相似,收缩变形量与高程具有很好的正相关性,高程高的部位变形量相对较大;两岸均朝向河谷变形,与高程呈现正相关性,左岸变形速率略大于右岸;变形数值仿真结果与现场实测变形量值较接近。研究结果可为大坝后期正常蓄水提供参考依据。     

特高拱坝施工进度仿真研究与应用

针对高拱坝仓数多、约束条件多、关系复杂等难题,为确保白鹤滩大坝整体均衡、连续上升,借鉴二滩、小湾、锦屏一级、溪洛渡、大岗山等拱坝施工进度仿真经验,融合工程物联网与离散系统仿真技术,提出了多要素多维耦合的高拱坝智能进度仿真理论,研发了特高拱坝进度仿真系统,实现了基于BIM全参数驱动的动态分层、图形化快速建模及施工进度的动态分析。工程应用实践表明,该仿真系统功能应用良好,为现场施工计划的编制、进度动态管理,提供了科学指导。     

施工期混凝土拱坝变形安全监控模型研究

混凝土拱坝施工期的安全监控及时反馈给施工和设计单位,可避免事故的发生.但施工期混凝土拱坝变形规律复杂、影响因素众多,实施安全监控的难度较大.根据施T期混凝土拱坝变形的基本特点,对其影响因素进行了选取,并结合有限元仿真技术,分析坝体变形与影响因子之间的定量关系,从而建立了施工期坝体变形的监控模型.以正处于施工期的小湾拱坝为例,对所建立的监控模型进行了验证,结果表明拟合效果较好.     

碾压混凝土拱坝施工期温度场研究

用瞬态热传导有限元分析方法,研究碾压混凝土拱坝施工期的瞬态温度场。并对沙牌碾压混凝土拱坝按给定的施工条件进行计算,得到了整个施工过程中温度场的时间和空间分布规律,为控制温度应力提供了依据。     

特高拱坝安全监测可视化系统研发

针对特高拱坝运维期内海量安全监测数据管理可视化程度不足,效率低下的问题,利用数据库、.NET开发平台以及VTK可视化系统等技术,研发了一套适用于特高拱坝的安全监测可视化系统。将安全监测数据库、工程场景、VTK三维可视化引擎在可视化平台中进行有机的融合,各安全监测信息以及分析成果可以以二维图形、三维云图和表格等方式实时、动态的呈现,实现了各安全监测信息的信息化和可视化,所见即所得。该系统为安全监测管理人员提供了一个直观、高效的信息可视化安全管理辅助系统,具有一定的应用价值。     

特高拱坝在线安全评判研究与应用

首先通过分析拱坝破坏案例,研究目标特高拱坝结构特点,对特高拱坝在线安全评判进行了研究,得到了安全评判的模型。其次,对信息融合方法进行梳理比较,认为采用规则推理法来评判大坝安全的适用性最强。最后,基于《水电站大坝运行安全评价导则》建立规则推理体系,开发了在线安全评判平台。研究成果在锦屏一级特高拱坝的应用案例表明,在线安全评判平台能实时、准确评判大坝安全状况。     

RCC拱坝施工期温度场数值仿真分析

RCC大坝的施工过程中,聚集在混凝土内部的水泥水化热不易散发,其所形成的温度荷载是影响水工建筑物安全的重要因素。本文旨在通过对国内某RCC拱坝施工期温度场的数值仿真分析,为大坝温控设计提供参考。     

锦屏一级水电站特高拱坝混凝土施工技术总结

锦屏一级水电站大坝为世界上已建最高混凝土双曲拱坝,坝址区昼夜温差大,料源骨料性能欠佳,对混凝土施工的温控防裂提出了更高要求。介绍了最严格的混凝土施工温控标准,包括浇筑温度控制、封拱温度控制、温度梯度控制及降温速率控制等。同时对砂石加工系统、骨料运输系统、混凝土生产系统及缆机系统的布置进行了阐述。相关经验可供类似工程借鉴。     

300m级特高拱坝地震损伤特征分析

随着我国国民经济的发展和西部大开发的推进,一批已建或在建的高拱坝,比如小湾、溪洛渡、乌东德、白鹤滩等工程均位于我国的西部地区.相比200 m级大坝而言,300 m级特高坝抗震技术研究的时间较短,震害经验少,现行的水工建筑物抗震设计规范仅适用于200 m级以下的大坝,300 m级的特高坝尚无设计规范可循,目前这类特高坝的...     

特高拱坝体形适应性分析研究

以西北地区某240 m特高拱坝为例,采用拱梁分载法,选择对拱坝体形设计影响较大且具有一定不确定性的参数,即地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数等进行敏感性分析,研究拱坝体形设计的合理性和适应性。经体形优化设计调整,对得到的拱坝体形进行关键参数的敏感性分析计算。由计算成果可知,当地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数在一定范围内浮动时,坝体应力、位移均满足设计要求,说明拱坝体形适应性较好。此研究方法将影响拱坝设计的不确定因素提前考虑,既可以减轻后续设计阶段体形优化调整的工作量,又可以保证拱坝建成后保持良好的工作状态,对类似工程设计具有重要的参考意义。     

我国特高拱坝的建设成就与技术发展综述

结合二滩、溪洛渡、锦屏一级、大岗山、小湾等一系列特高拱坝的建设实践,总结了我国特高拱坝的建设成就,阐述了我国特高拱坝建设关键技术的研究进展,包括建基面的研究与确定、体形优化设计、应力分析与强度设计、拱座抗滑稳定、整体稳定、抗震设计、混凝土材料、混凝土温控防裂、基础处理、施工技术等10个方面的内容。认为我国混凝土拱坝建设技术已处于国际领先水平,指出我国特高拱坝建设需深化研究的4个问题,即特高拱坝安全评价体系建设、特高拱坝风险设计、特高拱坝抗震研究以及特高拱坝安全运行健康诊断技术研究。     

考虑多重共线性影响的特高拱坝时空监控模型

为了解决特高拱坝时空监控模型中因子数目众多、因子之间存在多重共线性以及各测点之间存在空间关联性的问题,基于大坝变形原型监测资料,采用核独立分量分析(KICA)方法提取独立分量,将多个测点信息转化为少数几个综合指标;将提取的独立分量代入利用灰狼优化(GWO)算法优化的支持向量机(SVM)模型,对特高拱坝空间测点进行回归预测,构建了KICA-GWO-SVM特高拱坝时空监控模型。工程实例分析结果表明,KICA-GWO-SVM特高拱坝时空监控模型与多元回归模型、BP模型及SVM模型相比,其非线性表达能力强且性能良好,能够降低多重共线性对大坝变形监测的影响,对特高拱坝变形序列的拟合与预测精度高,可以更加准确全面地表征大坝整体的时空变形性态。     

中国特高拱坝建设特点与关键技术问题

我国特高拱坝具有坝高谷宽、水推力大的基本特点以及地质条件复杂的客观因素,由此引起的坝体应力、坝肩稳定、混凝土温控防裂、边坡及基础处理、施工期应力等构成我国特高拱坝设计建设的关键技术问题.针对未来特高拱坝建设所面临的问题,提出设计准则、安全标准和要求,真实工作性态、失效概率和破坏机理,特高拱坝风险特征、风险标准和抗风险要求,地震安全和抗震措施,坝体混凝土温度控制和防裂,坝基坝肩地质缺陷处理、新材料和新工艺等方面是特高拱坝需要进行系统深入研究的方向.