大坝加厚温度场和温度应力仿真分析.pdfVIP

第３７卷第４期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 人　 民　 黄　 河　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．４ 　 　 ２０１５年４ 月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ＹＥＬＬＯＷ　 ＲＩＶＥＲ　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ａｐｒ． ，２０１５　 　 【工程建设管理】 大坝加厚温度场和温度应力仿真分析 马　 涛，蔡　 波，曾　 旭 （中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙４１００１４） 摘　 要：为了探明新加厚坝体堆石混凝土出现裂缝的原因，研究进一步采取的综合温控防裂措施的有效性和合理性，在 考虑混凝土热力学参数随混凝土龄期的变化及坝体分层浇筑过程和外界气温对其温度应力影响的基础上，对某加厚拱 坝施工期和运行期的温度场、温度应力场进行了三维有限元仿真计算，得出了加厚坝体堆石混凝土温度场、温度应力分 布及其随时间变化的规律。经分析，新加厚坝体混凝土需要增设横缝来降低较大的拱向拉应力，在冬季要对越冬层面和 暴露在空气中的混凝土表面采取保温措施来降低上下层温差和内外温差，同时应采取有效措施避免新老坝体混凝土接 触面大面积脱开。 关 键 词：新加厚坝体；裂缝；温度场；温度应力；仿真计算；横缝 　 　 中图分类号： 文献标志码： ： ＴＶ６９８．２　 　 　 Ｂ　 　 　 ｄｏｉ １０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３７９．２０１５．０４．０３２　 　 　 地处山西省的某除险加固工程是在原有的常态混 为气温，为导热系数，为表面放热系数；绝热边界 λ β 凝土拱坝体下游面浇筑新的堆石混凝土（堆石占 Ｔ 条件为λ ＝０。 ６０％）加厚坝体，使得新加厚的堆石混凝土拱坝体达 ｎ 到安全稳定的目的。新浇筑的坝体除了受底部及两岸 １．２　 温度应力场基本方程 的基岩约束外，还受到老坝体混凝土的约束，较强的约 温度应力采用增量法计算，即把时间 划分为一τ 系列时间段 （ｉ ＝１，２，…，ｎ）。在时段 内产生 束要求新坝体施工要有严格的温控措施。因此，有必 Δτｉ Δτｎ 要对新浇筑的堆石混凝土拱坝进行深入细致的温度场 的应变增量为 ｜ ｜ ＝｜ ｜ －｜ ｜ ２ （ ） （ ） （） 及温度应力场仿真计算，通过分析不同时刻不同部位 Δεｎ ε τｎ ｎ ε τｎ ｎ－１ 的温度场、温度应力，为大坝混凝土温控防裂措施的选 　 　 考虑徐变应变、温度应变等应变增量，根据式（２） 取提供科学依据。 相应地可以得到由徐变、温度等引起的单元节点荷载 增量，进行单元集成后，可得到整体的平衡方程： １　 温度场及温度应力场有限元理论［１－２］ ｛ ｝ ｛ ｝ （）