拱坝大体积混凝土温控曲线优化研究及其工程应用

发布时间：2020-05-31 16:15

【摘要】：大体积混凝土温度控制是拱坝建设的关注重点,通水冷却是实现温度控制和防裂控裂的重要手段。智能化通水冷却技术是一种新的控温方式,能够尽可能克服温度数据采集分析不及时、不准确的问题,实现通水流量和过程的精细化控制,提高温度控制精度,在已建溪洛渡拱坝中得到应用,目前正应用于乌东德、杨房沟等拱坝。目前,尽管已实现智能通水,但拱坝冷却过程一般仍采用“三期九阶段”的通水冷却方式,实际工程应用中,普遍存在控温阶段有温度回升、应力发展过程中波动大导致抗裂安全系数变化剧烈的问题,对防裂控裂不利,因此进一步优化温控过程对提高拱坝建设技术水平有重要意义。本文基于温度应力仿真分析技术,针对智能通水背景下混凝土拱坝温控曲线进行研究。本文的主要工作包括如下内容:(1)总结分析了国内7座已建和在建高拱坝建设期温度控制过程,明确了温度控制曲线的共性特征,选择典型在建高拱坝工程乌东德拱坝进行温度和应力过程研究。通过对乌东德拱坝河床坝段、陡坡坝段、廊道及中孔在现有温控曲线下的仿真计算及监测分析,指出应力均满足抗裂要求,但存在过程中易出现温度回升、应力波动较大尤其是二冷末安全系数偏小的问题,需要进一步优化。(2)基于“小温差、早冷却、缓慢冷却”的通水理念提出应力差平均度概念。对现有三期九阶段、直线型、下凹型、上凸型等温控曲线进行对比分析,得到下凹型曲线最优。选择抛物线型进行温控过程优化研究,提出了具体建立优化温控曲线的方法及优化曲线方程。(3)以乌东德拱坝为例,针对高拱坝典型区域,对设计温控曲线进行优化分析,得到河床坝段、陡坡坝段、大坝廊道及中孔区域设计温控曲线和优化温控曲线下的应力分布和变化规律。结果表明按照优化温控曲线进行温度控制,安全系数普遍大于1.8,温度和应力曲线平滑,安全系数波动小,有利于拱坝建设期和运行期的安全控制。
【图文】：

示意图,应力增量,线性变化,应力

图２．１应力增量示意图逡逑

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发一再应用”过程，是一款成熟的大型混凝土工程全过程、全要素仿真分析平台。其逡逑功能全面、强大，可用“９－４－３－１”模式概括，即可以模拟“９个过程”、“４场耦合”、逡逑“３个非线性”和“邋１个迭代”，如图２．２所示。逡逑｜＞气象变化过程逡逑＞基岩开挖过程逡逑逦邋逦逦邋＞混凝土灥过程逡逑＞混凝土水化硬化过程逡逑ＫＳ逦＞邋酿■pX逡逑＞封拱灌浆过程逡逑■ＩＨ逦卜长艇行过程逡逑＾ＨＭＲＲＭＲＲＨＩ逡逑＞时效非线性逡逑图２．２邋ＳＡＰＴＩＳ仿真平台“９－４－３－１”模式逡逑一、九个过程逡逑大坝的受力和变形对过程有很强的依赖，因此需要对各个过程进行仿真模拟。逡逑（１）气候变化过程。ＳＡＰＴＩＳ可模拟温度、降雨、风等气候变化的影响，进而模逡逑拟由此带来的边界温度，表面散热系数、湿度等工程边界条件的变化对工程结构的影逡逑响。逡逑（２）基岩开挖过程。作为筑坝基础的基岩由于受到长期的地质作用，往往存在较逡逑高的地应力，开挖过程中地应力随之变化，，并影响到大坝后期的受力和变形。ＳＡＰＴＩＳ逡逑可考虑开挖过程中地应力的变化和岩体的松弛过程，进而模拟其对后期工程受力的影逡逑响。逡逑（３）回填支护过程。混凝土回填等基础处理措施，及其他支护措施，不仅影响处逡逑理后的基础参数
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV544

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