本文關(guān)鍵詞：堆石混凝土壩溫度應(yīng)力仿真分析及溫控措施研究

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【摘要】：混凝土壩在施工期和運(yùn)行期中,由于溫度變化引起的拉應(yīng)力常常會(huì)超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度,使壩體出現(xiàn)裂縫,從而破壞了壩體整體性,降低了壩體耐久性,對(duì)大壩危害性較大,因此,如何防止裂縫一直是混凝土壩工程的一個(gè)重要問(wèn)題。堆石混凝土的核心技術(shù)在于利用具有高流動(dòng)性的自密實(shí)混凝土,填充堆石體空隙形成完整、連續(xù)、高強(qiáng)的混凝土體。與常態(tài)混凝土相比,具有絕熱溫升低、施工快速、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),已應(yīng)用于小規(guī)模的水利工程中。為進(jìn)一步推廣應(yīng)用,一些問(wèn)題還有待研究,如堆石混凝土壩需要采取的溫控措施等,但目前還未見到有關(guān)堆石混凝土壩溫控措施方面的的研究成果。根據(jù)已有文獻(xiàn),可將堆石混凝土視為均勻各向同性的均勻材料。本文以某待建堆石混凝土壩為例,運(yùn)用大型有限元分析軟件SAPTIS,結(jié)合堆石混凝土的材料特性,依據(jù)大壩的工程設(shè)計(jì)資料和計(jì)劃施工進(jìn)度,模擬不同的溫控措施和分縫措施,對(duì)堆石混凝土壩施工期及運(yùn)行期的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了全過(guò)程仿真分析,并總結(jié)了堆石混凝土壩的溫控措施與分縫措施。結(jié)果表明：(1)與同等強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土相比,堆石混凝土絕熱溫升低,抗拉強(qiáng)度略高,有利于防裂,可簡(jiǎn)化溫控措施。(2)堆石混凝土壩無(wú)法采取通水冷卻和骨料預(yù)冷等溫控措施,壩體最高溫度發(fā)生在內(nèi)部,主要由堆石混凝土初始澆筑溫度、環(huán)境溫度和絕熱溫升決定。(3)低溫季節(jié)澆筑的混凝土澆筑溫度低,最大拉應(yīng)力較小,可以只采取常規(guī)溫控措施如表面養(yǎng)護(hù)及表面保溫等并且不需分縫；(4)高溫季節(jié)澆筑的混凝土僅采用表面流水、避開高溫時(shí)段澆筑等簡(jiǎn)易溫控措施雖能一定程度降低混凝土最高溫度和最大拉應(yīng)力,但由于壩址處冬夏溫差大,壩體仍存在開裂風(fēng)險(xiǎn)。(5)高溫季節(jié)澆筑的混凝土必須采取分縫措施才能控制開裂風(fēng)險(xiǎn),分縫位置根據(jù)仿真分析結(jié)果確定。(6)堆石混凝土壩實(shí)際施工中,依據(jù)仿真分析成果,充分利用低溫季節(jié)澆筑混凝土,高溫季節(jié)以較大間距分縫并采取簡(jiǎn)易溫控措施,達(dá)到快速優(yōu)質(zhì)筑壩的目的。
【關(guān)鍵詞】：堆石混凝土 有限元法 仿真分析 溫度應(yīng)力 溫控措施
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV544
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 堆石混凝土壩簡(jiǎn)介12-14
• 1.2 大體積混凝土溫度應(yīng)力分析研究的意義14-15
• 1.3 控制溫度應(yīng)力、防止裂縫的常規(guī)措施15-16
• 1.4 堆石混凝土壩溫度應(yīng)力分析及溫控措施研究的必要性16
• 1.5 本文研究目的及主要內(nèi)容16-18
• 第二章 混凝土溫度應(yīng)力仿真分析基本理論18-36
• 2.1 溫度場(chǎng)計(jì)算基本理論18-25
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)的微分方程18-19
• 2.1.2 熱傳導(dǎo)的泛函形式19-20
• 2.1.3 空間域函數(shù)20-21
• 2.1.4 時(shí)間域離散21-22
• 2.1.5 冷卻水管的模擬22-25
• 2.2 應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算基本理論25-27
• 2.2.1 溫度應(yīng)力25
• 2.2.2 仿真應(yīng)力25-27
• 2.3 計(jì)算軟件SAPTIS程序27-36
• 第三章 無(wú)溫控措施下堆石混凝土壩溫度應(yīng)力仿真分析36-69
• 3.1 工程概況36
• 3.2 基本資料36-45
• 3.2.1 大壩設(shè)計(jì)體型與結(jié)構(gòu)36-38
• 3.2.2 氣象水文資料38-39
• 3.2.3 地質(zhì)資料39-40
• 3.2.4 混凝土性能參數(shù)40-43
• 3.2.5 大壩施工導(dǎo)流規(guī)劃43
• 3.2.6 大壩澆筑規(guī)劃43-45
• 3.3 計(jì)算模型45-48
• 3.4 大壩溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析48-55
• 3.5 大壩應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算結(jié)果55-69
• 第四章 簡(jiǎn)易溫控措施對(duì)堆石混凝土壩溫度應(yīng)力的影響69-104
• 4.1 簡(jiǎn)易溫控措施模擬計(jì)算工況69-70
• 4.2 不同澆筑溫度的影響70-79
• 4.3 表面流水的影響79-85
• 4.4 表面保溫的影響85-93
• 4.5 加快澆筑進(jìn)度的影響93-100
• 4.6 本章小結(jié)100-104
• 第五章 壩體分縫對(duì)大壩溫度應(yīng)力的影響及溫控措施研究104-123
• 5.1 計(jì)算模型及分縫措施模擬計(jì)算工況104-106
• 5.2 上部四條橫縫自然入倉(cāng)工況應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果分析106-110
• 5.3 控制澆筑溫度22℃上部四條橫縫工況應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果分析110-113
• 5.4 控制澆筑溫度19℃上部?jī)蓷l橫縫工況應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果分析113-116
• 5.5 控制澆筑溫度17℃上部一條橫縫工況應(yīng)力結(jié)果分析116-120
• 5.6 本章小結(jié)120-123
• 第六章 結(jié)論與展望123-125
• 6.1 主要結(jié)論123-124
• 6.2 展望124-125
• 參考文獻(xiàn)125-128
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷及科研情況128-129
• 致謝129

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