文档介绍：万家口子高碾压混凝土拱坝温控防裂仿真分析
第26卷增刊
2007年增刊
红水河
HongShuiRiver
万家口子高碾压混凝土拱坝温控防裂仿真分析
解凌飞,杨丽2
(,南宁530023;,南宁530023)
摘要:采用三维有限元法对万家口子高碾压混凝土拱坝的施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析,得到
,环境温度变化,
.
关键词:温度场;温度应力;温控防裂;高拱坝;仿真分析;万家口子水电站
中图分类号:Tv3文献标识码:A文章编号:1001—408X(2007)S0—0005—04
1引青
拱坝受力复杂,温度应力在整个拱坝的应力分
布中起重要作用,尤其是整体浇筑或长块浇筑的碾
压混凝土坝内的温度应力,是产生裂缝乃至危及坝
体安全的主要因素[,2..万家口子水电站为抛物线
型碾压混凝土双曲拱坝,,坝
,,为目前世界
性,有必要采用三维有限元法对大坝整体的温度场
及徐变温度应力进行仿真计算分析,正确把握拱坝
内温度荷载对坝体变形以及温度应力分布的影响,
研究施工期及运行期三维准稳定温度场及三维应力
场,分析大坝的温度场及应力场的时间历程,结合坝
址地形,地质,水文,气象及施工条件,施工进度等对
大坝施工及大坝蓄水过程进行模拟,抓住影响大坝
温度场及应力场分布的主要因素,为大坝的温控设
计提供重要依据.
2基本计算原理
对于水工大体积混凝土,仅靠自然散热是不够
的,
士提出了考虑水管冷却效果的混凝土等效热传导方
程[3]:
0T
=a
(褰++)+(一丁)I十十/十【』ow
+(1)
式中Tn——混凝土初始温度;
T——冷却水进口水温;
——
最终绝热温升;
——
与水管长度,间距及水化热绝热温升
散发速度有关的函数;
——
水化热残留系数.
这一方法把水管冷却看作等效负热源,从平均
意义上考虑水管冷却作用,避免了因水管周围网格
过密而引起总体单元节点数过多,计算机时长的问
,为
历时长达数年的大体积混凝土全过程仿真计算带来
极大方便.
取混凝土为线弹性徐变体,将计算域离散为若
干单元,则温度应力计算的基本方程为l4]:
[K]{△}:{AP}L+{AP}c+{△P}T+
{△}.+{A}s(2)
式中[K]——刚度矩阵;
{A}L——外荷载引起的节点荷载增量,计
算温度应力时可不考虑其他荷
载;
{A}c——徐变引起的节点荷载增量;
{A}T——变温引起的节点荷载增量;
{△}.——混凝土自生体积变形引起的节点
荷载增量;
{△}s——混凝土干缩引起的节点荷载增
量.
收稿日期:2007—07—16
作者简介:解凌飞(1978一),男,吉林磐石人,博士,主要从事高坝结构理论研究,E—mail:~e—******@.
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红水河2007年增刊
3仿真模型及计算资料
仿真模拟了坝体施工碾压浇筑过程,通水冷却,
水库蓄水过程气温和水温的变化,计算了万家口子
体由2005年12月15日开始浇筑,
个升程,每个升程为3m,2天浇完,,至
站三维有限元网格,.
混凝土和基岩的部分热学,
温度为浇筑期平均气温+2℃.全断面埋设冷却水
管,×
期冷却通水时间21天,3月下旬至10月中旬采用
10℃制冷水,其余时间采用天然河水冷却;后期冷却
自2006年11月10日开始分层分批通10℃制冷水进
面设永久保温层进行保温,10~4月浇筑的混凝土拆
,孔口周边保
~
W/m2?℃,~?℃.
表1混凝土和基岩的热学,力学性能表
图1坝体有限元网格图
昆凝土标号容重弹性模量导温系数导热系数比热线膨胀系数
(岩石种