考虑温度历程的早龄期大坝混凝土自生体积变形分离方法现场试验

混凝土在水化过程中会产生自生体积变形和温度应变等现象,与混凝土的耐久性有着密切联系,为工程建设各方所关注。对此,在西南某混凝土特高拱坝混凝土浇筑现场,采用无应力计对冷却水管周围两处不同位置处早龄期混凝土的应变进行现场监测,运用成熟度理论考虑混凝土的温度历程对混凝土水化进程的影响,采取一种新方法将总应变计算式解耦,从而摆脱对早龄期混凝土的热膨胀系数为定值的依赖,得出混凝土热膨胀系数在等效龄期下的历程,最终从无应力计变形监测值中分离出温度应变和自生体积变形。试验结果表明:这种方法能考虑混凝土温度因素,精确便捷地对早龄期混凝土的热膨胀系数以及自生体积变形进行分离,给现场混凝土的养护以及防裂施工提供指导。     

混凝土早期温度回升对高拱坝应力的影响

高拱坝在建设过程中,大体积混凝土经过初期冷却通水后,混凝土温度会发生不同程度的回升,区别于后期通水结束后的混凝土温度回升,早期混凝土弹模发展较快,温度开始回升到再次降至该温度值时,高拱坝会产生温升残余应力从而提高了坝体应力水平.采用热流耦合管单元真实反映水管附近及远离水管部位温度变化规律,分别考虑了温升幅值、温升时刻、温升历时三个因素对坝体应力的影响.仿真模拟结果表明:温升幅值越大,温升开始时间越早,温升历时越长,温升残余应力越大,坝体后期应力水平越高,且温升后采取通水冷却时水管附近会产生极大的拉应力,对大体积混凝土温控防裂较为不利.     

基于小概率事件法估计大坝混凝土实际抗拉强度

结合三维弹性徐变仿真计算公式分析了应变计组实测值转化为实际应力的计算公式,认为当前采用应变计组实测应变计算三维空间实际应力的公式不够完善,给出了理论严谨的应变计组测值转化三维空间实际应力计算公式。提出了利用小概率事件法估计大坝混凝土实际抗拉强度,结合混凝土大坝埋设的应变计组和无应力计实测值,采用小概率事件法初步探讨了大坝混凝土的实际抗拉强度和极限拉伸变形的估计,实践表明,当获得应变计组长时间测值系列,以及获得较多的应变计组的测值样本后,基于小概率事件法可以得到符合大坝混凝土实际情况的抗拉强度和极限拉伸变形。     

基于热流管单元的大体积混凝土一期冷却效果精细模拟

结合大岗山拱坝工程实例,基于ANSYS平台建立混凝土浇筑块及冷却水管精细仿真计算模型.通过数值仿真计算,分析冷却水管周围混凝土温度场及应力场随时间的变化规律,混凝土特征点的温度及应力与其距离冷却水管的距离之间的关系,以及水管周围混凝土温度梯度、应力梯度随时间的变化关系.在不同冷却水温度情况下对通水冷却过程进行数值仿真模拟,对比分析不同条件下仿真计算结果,确定一期冷却水温的合理范围;同时对开始通水时间进行仿真模拟计算,分析开始通水时间对混凝土温度及应力的影响.最后,综合分析各仿真计算结果,为工程实践中如何防止冷却水管周围混凝土温度裂缝的产生,提出几条合理的控制措施.     

大体积混凝土小温差的长期通水冷却

通水冷却是大体积混凝土温控防裂的主要措施,现有的通水冷却方式要求在短时间内将混凝土温度降低到目标温度,必将在水管附近产生较大的温度梯度,可产生较大的拉应力,不利于水管附近混凝土的防裂,而小温差长期通水冷却方式由于水温与混凝土温度差别较小,可减低降温梯度,减小温度应力.采用三维有限元热流耦合精细算法对大体积混凝土水管的小温差长期通水冷却进行了研究.计算结果表明:现有的通水冷却方式会产生较大的温度梯度和温降速率,使混凝土应力偏大,不利于温控防裂,初步验证了小温差长期通水冷却可以有效地减小混凝土温度梯度和应力的优点.     

冷却水管损坏对高拱坝后期温度应力的影响机制

高拱坝在施工过程中需要对地基进行固结灌浆,灌浆分为有盖重灌浆和无盖重灌浆2种,对于有盖重灌浆来说,钻孔极其容易将冷却水管损坏,水管损坏对混凝土后期温度应力影响较大.采用热流耦合精细算法对施工期混凝土的温度应力进行仿真分析,结果表明:水管损坏后,大坝混凝土无法进行通水冷却,在较长的一段时期内,混凝土温度呈现不同程度的回升或缓慢降温.当混凝土达到一定的龄期需要进行接缝灌浆时,混凝土的温度依然较高,影响接缝灌浆的质量.如果以较高的温度进行封拱灌浆,那么在大坝运行期遇到温降工况时会在坝体内部产生比较大的温度残余应力.     

水管冷却等效热传导方程中混凝土初温的研究

针对进行水管冷却的混凝土浇筑仓温度场仿真计算时,水管冷却等效热传导方程中的混凝土初温的计算存在不同的算法,采用水管冷却精细有限元法和水管冷却等效热传导法,对含冷却水管的混凝土棱柱体进行温度场对比分析,研究了水管冷却等效热传导法中混凝土初始温度的计算方法.分析认为水管冷却等效热传导方程中的混凝土初温应是含冷却水管的混凝土棱柱体在通水开始时刻的混凝土平均温度,该平均温度可由混凝土棱柱体单元高斯点温度与高斯点所占体积的乘积除于混凝土棱柱体单元体积获得.     

变化水位下碾压混凝土重力坝温度应力研究

碾压混凝土是一种干硬性混凝土,施工时是薄层碾压、连续浇筑,温度应力是其产生裂缝的一个主要荷载。不同于常规的碾压混凝土重力坝,抽水蓄能电站大坝典型的特点是水位变幅大,变水位区混凝土表面会经常出现不同的温度边界条件交替现象,表面应力情况更加复杂。针对这一问题,以周宁抽水蓄能电站为例,结合三维有限单元法,研究大坝碾压混凝土施工期的温控方案和运行期变化水位下的温度应力。计算结果表明,在合理的浇筑温度、浇筑季节和通水冷却措施下,施工期温控方案可以满足工程要求,运行期的水位变化也不会在水位变化区引起较大的应力变化。研究成果可以指导现场施工,并对类似工程建设提供一定参考依据。     

拱坝大体积混凝土冷却水管计算方法

由温度荷载在拱坝产生的应力可以达到总应力的1/3~1/2.目前,水管冷却是降低拱坝大体积混凝土温度及温度应力的重要方法.为了获得在坝厚方向呈梯度分布的最优封拱温度场,研究了等间距布置人工冷却水管单向通水冷却方法获得温度梯度的方法,给出了单根水管冷却机理的理论求解过程.     

装配式桥墩温度应力分析与裂纹控制

以某在建跨海大桥为例,通过数值仿真分析预制桥墩在与现浇承台连接施工时的温度应力及其影响因素,结合海上施工条件提出裂缝控制措施并进行现场试验. 分析结果表明,填芯混凝土热膨胀是预制桥墩温度应力的主要因素,温度梯度为次要因素. 混凝土入模温度从10 °C提高到40 °C,最大拉应力增加15.4%. 作为单项措施,设置隔热缓冲层的控制效果最佳,其次为冷却水管、优化混凝土配合比、分层施工和应力消散孔,外壁保温与内腔通风措施的效果较差. 提出的裂纹控制方案是采用优化混凝土配合比,且分3层浇筑混凝土,第1层和第2层分别设置隔热缓冲层和应力消散孔,通过现场试验验证了该方案可以有效地控制裂纹.     

小湾拱坝施工过程温度场仿真分析

在ANSYS平台上进行二次开发,建立了一套快速、高效、自动化程度较高的仿真反馈分析系统用于模拟拱坝施工过程温度场.在小湾拱坝施工过程温度场仿真计算中,各测点温度计算值随时间变化的规律与监测值基本一致,吻合情况较好,总体上相差2～3℃以内,计算结果揭示了坝体内部的温度变化规律.研究成果表明:1)1077m高程以下坝体采用的二期冷却方案A使得坝体中出现较大的温度梯度,产生较大的径向拉应力;2)1096m高程以上采用的二期冷却方案B能很好地改善方案A中的不足,较好地控制温度应力,防止拱坝开裂.     

普光天然气净化厂筏板基础大体积混凝土温控措施及施工技术

温度裂缝、收缩裂缝的控制与预防是大体积混凝土施工的关键技术之一。在大体积混凝土筏板基础工程建设中,通过优选原材料、优化配合比、降低混凝土入模温度、循环水冷却等措施控制混凝土内外温差,最大温差实测结果远小于25℃,保证了施工质量。通过实时温度监测,获得混凝土温度、温差的发展规律,明确大体积混凝土降热控温和养护的关键期。     

高碾压混凝土坝快速施工过程中的温度控制措施

提出了高碾压混凝土坝施工期温度时空动态控制方法,该方法的核心在于通过调整水管冷却的5个要素(冷却开始时刻、通水时间、水温、流量和水流方向)来动态控制混凝土的温度,进而达到温控防裂的要求.基于ANSYS平台开发了大体积混凝土施工期温度场、应力场三维有限元仿真程序,将温度时空动态控制方法应用于官地高碾压混凝土重力坝的施工过程中,并做跟踪监测和反演计算.实践证明,该方法易于操作,且在官地大坝的施工过程中未出现危害性的裂缝,有效解决了其温控防裂问题,给类似工程提供了借鉴和参考.     

桥墩承台大体积混凝土施工期温度控制与监测

由于内外温差过大而引起温度裂缝,是大体积混凝土施工过程不可避免的问题.采用水管冷却方法可有效控制大体积混凝土内核温度,防止裂缝产生.并将该方法应用于某刚架桥桥墩承台大体积混凝土的施工中,通过对监测结果的分析,验证了水管冷却方法的有效性.     

天津凤凰商贸广场大体积混凝土筏板施工过程的温度监控研究

从天津凤凰商贸广场施工中出现的混凝土筏板裂缝控制问题出发,定量地分析了大体积混凝土在施工过程中水化热的影响．应用理论计算的结果,结合现场的施工条件,设计了一套大体积混凝土浇筑与养护过程的温度监控和循环水降温方案,通过对表面、中部及底部三个不同深度混凝土水化升温的现场结果检测,说明循环降温系统发挥了积极的作用,证明了理论分析与方案设计的有效性．在此基础上,总结工程研究成果,进一步给出了在采用循环水降温过程中的设防控制时间安排与位置设置的建议,为今后该类技术的进一步应用提供一定的参考．     

承台大体积混凝土水化热分析及温控措施

大体积混凝土会产生大量的水化热导致结构裂缝的出现,对结构的耐久性和承载力产生不利影响,因此需要采取控制措施,减少混凝土内部的梯度温度,控制大体积混凝土结构在施工过程中裂缝的产生。论文采取混凝土内部布置管冷的措施来降低承台大体积混凝土结构在施工过程中产生的水化热,控制混凝土温度裂缝。利用Midas/Civil有限元软件的水化热计算模块进行水阳江特大桥承台大体积混凝土结构的数值模拟,通过无管冷和有管冷的对比分析,确定布置管冷的必要性。研究进水温度、水流量等参数对承台大体积混凝土结构的水化热影响,确定管冷合理的参数取值。分析浇注温度对承台施工过程中温度效应的影响,确定合适的浇筑温度。通过优化分析得到浇筑温度为15℃、进水温度10℃和管冷水流量为2 m~3/h时,其冷却的效果较好并满足规范要求。通过合理的管冷布置和必要的温控措施,能够有效地降低施工中内部温度并且符合工程的实际要求。     

水电站钢衬钢筋混凝土坝后背管结构的非线性有限元分析

为了能够准确地把握钢衬钢筋混凝土管的受力性能,根据钢筋混凝土单元非线性计算的基本原理,对某水电站钢衬钢筋混凝土坝后背管进行了计算分析,得出了钢衬钢筋混凝土管环向应力的分布情况,分布情况说明了此水电站采用钢衬钢筋混凝土坝后背管的结构形式是安全合理的,可以满足工程要求.