寒冷地区混凝土重力坝温控措施研究.pdf
《寒冷地区混凝土重力坝温控措施研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《寒冷地区混凝土重力坝温控措施研究.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、丁海 玲等 : 寒冷地 区混凝土重力坝温控措施研究 9 寒冷地 区混凝 土重 力坝温控措施研 究 丁海玲 , 闫雪 , 孔骏 ( 河海大学力学与材料学院 。 南京2 1 0 0 9 8) 【 摘要】 东北地区某水库区拟修建混凝土重力坝, 该地区气候条件恶劣, 每年冬季有 5 个月左右不能浇筑 混凝土, 温度控制及防裂难度大。文中采用有限元软件 A B A Q U S 对该坝体施工期的温度场和应力场进行仿真分 析。通过对3种表面保温措施方案的对比, 得到了该工程的表面保护最优方案, 同时对该最优方案进行通水冷却 仿真计算研究。研究结果表明: 采取该保温及通水冷却措施对改善坝体温度分布, 降低温度
2、应力, 防止坝体出现 裂缝具有重要意义。得到的结论对类似工程具有一定的参考价值。 【 关键词】 寒冷地区; 重力坝; 表面保温; 水管冷却; 仿真分析 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 1 2 0 O 0 90 4 在寒冷地区建设混凝土坝, 气候条件较差, 年中 极端最低气温和最高气温的变幅可能超过 5 0 C。经 验表明 , 大 体 积混 凝 土 裂缝 多数 是 由温 度应 力 引起 的, 而保温是防止表面裂缝的最有效措施n 】 。在冬 季入冬前浇筑 的混凝 土 内外形 成 巨大 的温 差
3、, 很容 易 产生裂缝, 且表层混凝土在冬季温度降得很低 , 次年 气温回升后浇筑的新混凝土温度较高, 形成巨大的上 下层温差 , 故应特别加 强混凝 土 的表 面保 护。文 中通 过有限元软件 A B A Q U S结合工程实际对东北地区某 混凝土重力坝施工期的温度场及应力场进行仿 真计 算, 通过模拟不同表面保护措施方案, 得到该工程最 优保温措施 , 并结合通水冷却方案对坝体温度场及应 力场进行仿真分析, 给出该坝体施工期 的温控措施 建议 。 1 混凝土温度和徐变应力的计算原理 由于水泥水化热的作用, 混凝土坝在浇筑过程中 坝体 内部 温度随着时间不 断变化 , 属 于典 型的具 有
4、内 部热源的热传导问题, I P t lz 稳定温度场问题。根据热 传导理 论, 特 定 区域 R 内的 三 维 非稳 定 温度 场 ( , , , r ) 应满足以下控制方程( 1 ) 及初始边值条件 ( 2 ) : =口 ( 等+ (9 y2 + (gzz ) + ( 1 ) = 口 I + + - _ 1十 - l J a下 、 a , a Jr 初始条件和边界条件为: , = r o ( ,y, ) r = 0 J = r = r 【 口 ( + + O T n ) 一 = 0 ; r = F : ( 2 ) 在边界 r 。 上满 足第一类 边界 条件 , 在 边界 r 上 满足第三类
5、边界条件。 混凝土徐变变形不仅取决于其应力状态、 持荷时 间、 加载期龄, 尚受温度及其历时的影响。根据 大量 试验研究可知 , 温度变化除了影响混凝土的基本徐变 C ( t , r ) 外, 当温度第一次升温至某一值时, 还将产生 瞬态徐变 C ( T , t , r ) 。根据 虚功原理 , 混凝 土结 构在 热、 力作用下单元的温度徐变应力矩阵方程为 】 : 【 j ( 】 e A S ) c = P : c +t P ) 。 + A P : ) e + A P : ) e + ) 。 ( 3 ) 式中 K 。 为单元刚度矩阵, 6 。 为单元节点 位移增量向量, P 为瞬态徐变等效荷载
6、, t P : 为 lrg 时段基本徐变增量等效荷载, P y为单元温差 变形增量等效荷载, t P : ) e 为自身体积变形增量等效 荷载, A F 为 r , 时段单元节点力增量。 根据有限元 方法可以求得位移以及应力。 2 工程 实例 的基本 资料 表 1 坝址 多年各月气温特征 注 : 文中根据表 1所给气温资料并参照朱伯芳院 士的 大体积混凝土温度应力与温度控制 n 采用余 弦函数模拟气 温变化公式 : = 9 5 + 1 5 9 c 。 。 【 ( r 一 2 0 1 ) J ( 4 ) 式 中, 为气温, c I = , 7 为时间, d 某水库混凝土重力坝位于我国东北地区,
7、是以供 水 、 防洪为主, 兼顾农业灌溉及改善环境的大型综合 1 0 低温建筑技术 2 0 1 4 年第 l 2 期( 总第 1 9 8 期) 利用水利枢纽工 程。混凝土重 力坝长 3 9 1 O m, 最 大坝 高 4 5 2 0 m, 坝顶 高程 为 1 3 6 4 0 m。坝 由左 、 右岸 两 部 分组成, 主要包括混凝土挡水坝段、 溢流坝段、 门库坝 段、 引水坝段、挡水副坝以及输水隧洞。根据施工进 度计划, 坝体混凝土从 8月开始浇筑 , 在第三年 1 0月 底施工完毕。文中选取右岸某挡水单坝段作为研究 对象 , 该坝段坝底高程为 8 9 m, 坝顶高程为 1 2 7 m, 坝高
8、3 8 m, 长3 4 m, 宽 1 6 m。采用 C 2 0常态混凝土, 混凝土的 导温系数为 2 8 I r I 2 h , 导热系数 5 5 k J ( mh ) , 比热 为 0 9 k J ( k g ) , 线 膨 胀 系数 为 8 0 1 0 C, 泊松 比为 0 2 2 。表 1为坝 址 多年气 温特 征 表 。表 2为该混 凝土的弹性模 量等试 验值 。 表 2 C 2 0混凝土试验值 注 : 文 中根据朱伯芳 院士提 出 的混凝 土允许 拉应 力公式计算混凝土坝允许拉应力 : 尺 ,】= , 式中, R 为混凝土抗拉强度; 为安全 系数 , 取 1 7 。 3各工况下混凝
9、土坝温控敏 感性分析 3 1 计算模型 计算模型采用六面体八节点等参单元 , 单元总数 1 0 1 7 6个 , 节点总数 1 2 5 5 3个 , 模型如 图 1 所示 。 图1 坝体网格模型图 3 2 计算工况 仿真 计 算 总 时 长 3 3 0 d ( 9月 2 日至来 年 6月 9 日) , 混凝土施工进度及计算条件见表 3 。工况 1 : 该方 案中不考虑保温, 不考虑水管冷却; 工况 2 : 采取保温, 不考 虑水 管冷却 , 保 温方 案为上 游 面采取 永久保 温 , 保温材料为挤塑板, 厚 8 e m, 等效放热系数为 2 9 5 k J ( m d c 【 二 ) , 越
10、冬面及下游面采取越冬时保护, 保温 材料 为聚 乙烯保 温被 , 厚 度 为 1 6 c m, 等效 放热系 数 为 2 0 2 k J ( m 。 d o C) ; 工况 3 : 加强保温措施 , 上游面 保 温材料 厚度 为 1 6 c m, 其 等效 放 热 系 数 为 1 4 9 k J ( m d c I = ) , 下游及越冬 面保 温材料 厚度 为 3 2 c m, 其等效放热系数为 1 O 3 k J ( m d o C) ; 工况4: 考 虑水管冷却 , 水管布设方式为梅花形, 间距为 1 5 m x 1 5 m, 一期冷却 1 5 d , 冷却水温为 l 0其他条件同工 况
11、 3 。 表 3 混凝土施工进度及计算条件 3 3 计算结果及分析 3 3 1 表面保温计算结果与分析 该重力坝浇筑至第五层 时进入越冬期, 停止施 工, 来年 4月中旬恢复施工。越冬面高程为 1 0 7 m。为 反映越冬期混凝土温度受气温的影响程度。文中给 出工况 1 3的顺水流方向中间剖面距越冬面不同距 离 的 3个典型节点 1 2月份的温度场计算结果 , 节点 位置如表 4 。 表 4 距越冬面不同距离典型节点位置 图 2 、 图 3和 图 4给出了三个典 型节 点在 1 2月 份的温度历时曲线。由图 2可看出同一浇筑块不同高 程节点的温度变化趋势基本一致, 节点 3受气温影响 相对较小
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 寒冷 地区 混凝土 重力坝 温控 措施 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****8】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****8】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。