诱导缝等效强度试验及碾压混凝土拱坝分缝设计研究

发布时间：2020-07-05 14:59

【摘要】：碾压混凝土拱坝普遍采用通仓薄层浇筑、大面积连续上升的施工方法,混凝土产生的大部分水化热短期内积莆在坝体无法及时散发,从而形成内外温差和层间温差,在周边基础的约束作用下坝体更易在温降时产生温度裂缝。诱导缝作为碾压混凝土拱坝的结构防裂措施,能否在坝体温度下降时率先开裂,达到释放温度应力、控制无序裂缝的目的,主要取决于缝断面的等效强度、结构形式及留设位置.鉴于目前关于诱导缝开裂机理的理论和试验研究对诱导缝的尺寸、缝距、位置、形式及成缝方式等尚未形成统一认识,不能满足实际应用的需要,本文依托国家自然科学基金项目《考虑多因素的碾压混凝土拱坝诱导缝试验研究与实时仿真》,通过碾压混凝土诱导缝等效强度试验研究结合土溪口碾压混凝土拱坝温度应力仿真分析,对坝体进行了诱导缝分缝布置、结构设计及开裂预测。本文采用非穿透型碾压混凝土诱导缝试件模拟实际工程中的双向间隔诱导缝,通过轴拉试验建立了非穿透型矩形诱导缝和非穿透型椭圆形诱导缝等效强度随削弱度和混凝土龄期变化的函数关系式,在此基础上分析了将矩形诱导缝简化为相同尺寸椭圆形诱导缝的等效强度误差。结果表明:在诱导缝尺寸、混凝土龄期及试验条件相同的条件下,非穿透型椭圆形诱导缝与非穿透型矩形诱导缝的等效强度误差不超过8%,且随着削弱度的增加,误差逐步减小,从而验证了实际拱坝诱导缝温度场开裂数值计算中采用椭圆简化模型的可靠性。此外,应用有限元分析软件ANSYS,对未设置诱导缝的土溪口碾压混凝土拱坝进行了温度应力仿真计算,根据应力场分布规律、诱导缝布置原则及国内部分已建碾压混凝土拱坝分缝实践,对坝体进行了诱导缝分缝布置及结构设计;然后利用本文试验建立的非穿透型矩形诱导缝等效强度模型计算了坝体诱导缝的等效强度,并将其作为缝单元的计算参数应用于课题组编制的温控仿真分析程序,进行了施工期至运行期全过程三维有限元温度应力仿真分析、诱导缝开裂情况预测分析及诱导缝对坝体应力的影响分析。结果表明:在全坝段控制浇筑温度和采取通水冷却的双重温控措施下,坝体高拉应力区设置等效强度不超过1.409MPa的双向间隔诱导缝,能够有效地释放温度应力,保证坝体在温度荷载下的运行安全。本研究可为碾压混凝土拱坝诱导缝的设计提供理论依据与技术支撑,也可为碾压混凝土拱坝的温度控制、裂缝预测及其预防提供参考。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV642.4
【图文】：

技术路线图

图 2-1 混凝土微元体热传导示意图ematic Diagram of Heat Conduction in Concr流入微元体的净热量为 x x x dxQ q q dydz [67,68]，可得微元体沿 x 轴向的热流量xTqx 22xx dx xq T Tq q dxx x x J/(m h ℃)。微元体的净热量22xTQ dxdydzx

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本文编号：2742758