本文關(guān)鍵詞：堆石混凝土壩溫度應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行期中,由于溫度變化引起的拉應力常常會超過混凝土抗拉強度,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重要問題。堆石混凝土的核心技術(shù)在于利用具有高流動性的自密實混凝土,填充堆石體空隙形成完整、連續(xù)、高強的混凝土體。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,已應用于小規(guī)模的水利工程中。為進一步推廣應用,一些問題還有待研究,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,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)計資料和計劃施工進度,模擬不同的溫控措施和分縫措施,對堆石混凝土壩施工期及運行期的溫度場和應力場進行了全過程仿真分析,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)與同等強度等級的普通混凝土相比,堆石混凝土絕熱溫升低,抗拉強度略高,有利于防裂,可簡化溫控措施。(2)堆石混凝土壩無法采取通水冷卻和骨料預冷等溫控措施,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,最大拉應力較小,可以只采取常規(guī)溫控措施如表面養(yǎng)護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、避開高溫時段澆筑等簡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力,但由于壩址處冬夏溫差大,壩體仍存在開裂風險。(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險,分縫位置根據(jù)仿真分析結(jié)果確定。(6)堆石混凝土壩實際施工中,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易溫控措施,達到快速優(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 溫度應力 溫控措施
【學位授予單位】：中國水利水電科學研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV544
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 堆石混凝土壩簡介12-14
• 1.2 大體積混凝土溫度應力分析研究的意義14-15
• 1.3 控制溫度應力、防止裂縫的常規(guī)措施15-16
• 1.4 堆石混凝土壩溫度應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 混凝土溫度應力仿真分析基本理論18-36
• 2.1 溫度場計算基本理論18-25
• 2.1.1 熱傳導的微分方程18-19
• 2.1.2 熱傳導的泛函形式19-20
• 2.1.3 空間域函數(shù)20-21
• 2.1.4 時間域離散21-22
• 2.1.5 冷卻水管的模擬22-25
• 2.2 應力場計算基本理論25-27
• 2.2.1 溫度應力25
• 2.2.2 仿真應力25-27
• 2.3 計算軟件SAPTIS程序27-36
• 第三章 無溫控措施下堆石混凝土壩溫度應力仿真分析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 大壩施工導流規(guī)劃43
• 3.2.6 大壩澆筑規(guī)劃43-45
• 3.3 計算模型45-48
• 3.4 大壩溫度場計算結(jié)果分析48-55
• 3.5 大壩應力場計算結(jié)果55-69
• 第四章 簡易溫控措施對堆石混凝土壩溫度應力的影響69-104
• 4.1 簡易溫控措施模擬計算工況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 加快澆筑進度的影響93-100
• 4.6 本章小結(jié)100-104
• 第五章 壩體分縫對大壩溫度應力的影響及溫控措施研究104-123
• 5.1 計算模型及分縫措施模擬計算工況104-106
• 5.2 上部四條橫縫自然入倉工況應力場結(jié)果分析106-110
• 5.3 控制澆筑溫度22℃上部四條橫縫工況應力場結(jié)果分析110-113
• 5.4 控制澆筑溫度19℃上部兩條橫縫工況應力場結(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125-128
• 個人簡歷及科研情況128-129
• 致謝129

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本文編號：973733