塢口底板混凝土施工期溫度觀測與ANSYS仿真分析

為了研究輸水隧洞襯砌混凝土施工期的溫度和應(yīng)力變化規(guī)律,根據(jù)羅斯法水利樞紐輸水隧洞襯砌混凝土邊墻的溫度觀測成果,采用嵌固板理論對襯砌的混凝土邊墻的溫度應(yīng)力進(jìn)行了簡化計(jì)算分析,得出了特殊點(diǎn)溫度歷時(shí)曲線和典型點(diǎn)應(yīng)力歷時(shí)曲線,并對襯砌混凝土的溫度控制提出了一些有益的建議。

分析研究混凝土拱壩澆筑過程的瞬態(tài)溫度場,用瞬態(tài)熱傳導(dǎo)有限元分析方法,得到了整個(gè)施工過程中拱壩溫度場的分布規(guī)律,為控制混凝土拱壩的溫度應(yīng)力提供了依據(jù)。

針對苗尾水電站心墻堆石壩心墻灌漿廊道混凝土結(jié)構(gòu)約束條件復(fù)雜及施工期易開裂的問題,開展了廊道施工期溫度與應(yīng)力特性的仿真研究;針對夏季高溫季節(jié)的溫控問題,利用三維非穩(wěn)定溫度場和應(yīng)力場有限元算法,分析研究了灌漿廊道施工期的溫度與應(yīng)力發(fā)展的規(guī)律和分布狀態(tài)。結(jié)果表明,在復(fù)雜的內(nèi)外約束作用下,相對即時(shí)混凝土抗拉強(qiáng)度,灌漿廊道側(cè)墻部位應(yīng)力峰值顯著,早期容易產(chǎn)生表面裂縫,后期存在內(nèi)部開裂的風(fēng)險(xiǎn),為此需要嚴(yán)格控制澆筑溫度并加強(qiáng)表面保溫。

該文運(yùn)用三維有限元分析軟件對一超高墩連續(xù)剛構(gòu)橋的大體積混凝土承臺實(shí)際施工過程的溫度場進(jìn)行了全程仿真計(jì)算,考慮了冷卻水管的作用,并與現(xiàn)場的實(shí)測結(jié)果進(jìn)行了比較,分析了誤差產(chǎn)生的原因。

金塘大橋60m箱梁混凝土澆筑完成后由于水化作用下使得混凝土內(nèi)外溫度、梯度差等關(guān)鍵問題,介紹了混凝土澆筑后箱梁的溫度場、應(yīng)力場的變化情況及控制措施。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在港口工程中應(yīng)用非常普遍,研究大體積混凝土施工期溫度場的產(chǎn)生、變化及分布機(jī)理,對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行具有重要作用。該文對某塢口塢墩混凝土施工期溫度場進(jìn)行原型觀測,采用ansys軟件完成對塢墩混凝土施工期溫度場進(jìn)行仿真分析,并將仿真與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)果表明,該塢墩在施工的第40h~60h,其后隨著水泥水化熱逐漸消散,溫度逐漸下降;塢墩施工期最高溫度為39.8°c,位置在塢墩內(nèi)部分層施工的第6層,時(shí)間為施工期的第2.6d;仿真分析與實(shí)測結(jié)果基本符合。大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期溫度場的特點(diǎn)及變化規(guī)律適用于分層施工溫控方案。

運(yùn)用有限元軟件ansys和三維有限元溫控主體程序rcts相結(jié)合的方法,對烏金峽廠房2號機(jī)混凝土施工期溫度進(jìn)行了仿真計(jì)算,并將理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測溫度值進(jìn)行了比較,計(jì)算值與實(shí)測值基本吻合,計(jì)算成果與實(shí)測值變化規(guī)律一致,并就仿真計(jì)算值和實(shí)測值相差較大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了研究。

對某住宅大樓基礎(chǔ)底板混凝土的澆筑溫度場進(jìn)行有限元仿真分析,同時(shí)考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際條件等因素。結(jié)果顯示所建立的有限元分析模型可以較好地仿真實(shí)際混凝土溫度場。

對某住宅大樓基礎(chǔ)底板混凝土的澆筑溫度場進(jìn)行有限元仿真分析,同時(shí)考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際條件等因素。結(jié)果顯示所建立的有限元分析模型可以較好地仿真實(shí)際混凝土溫度場。

針對船閘水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土施工期溫度及溫度應(yīng)力問題,通過對有限元軟件ansys進(jìn)行二次開發(fā),利用vb語言設(shè)計(jì)出方便的圖形化參數(shù)輸入界面,結(jié)合軟件自帶的apdl語言,自動完成分析全過程,使得復(fù)雜的全過程仿真分析趨于簡潔化、高效化、實(shí)用化、能更好地應(yīng)用于工程實(shí)踐,解決實(shí)際工程問題。對一典型塢式閘室的溫度及溫度應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算分析,為工程技術(shù)人員提供參考。

水閘大體積混凝土底板及閘墩,在混凝土澆筑中應(yīng)采取溫控措施,需要優(yōu)化配合比,做好表面保護(hù)和養(yǎng)護(hù),控制澆筑溫度,布置冷卻水管,加強(qiáng)觀測,合理設(shè)置施工縫,布置抗裂鋼筋,添加防滲抗裂纖維材料。

分析了混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因。通過對武都水庫施工過程中混凝土的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，直接掌握混凝土內(nèi)部溫度變化過程，反映溫度控制措施的實(shí)際效果，使混凝土內(nèi)部的溫度得到有效控制。

通過運(yùn)用有限元軟件ansys和三維有限元溫控主體程序rcts相結(jié)合的方法,對烏金峽水電站廠房2號機(jī)組壩段采用兩種溫控方案(保溫和不保溫)進(jìn)行混凝土施工期溫度仿真計(jì)算,并將兩種方案的理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測溫度值進(jìn)行了比較。通過對兩種方案比較,得出表面觀測點(diǎn)受外界氣溫的影響比較大;混凝土的水化熱溫升直接影響混凝土溫度的峰值;在2008年2月份時(shí)段通過采取保溫措施,該時(shí)段混凝土最低溫度可增加10℃左右。通過對計(jì)算值和實(shí)測值比較,得出計(jì)算值與實(shí)測值基本吻合,計(jì)算成果與實(shí)測值變化規(guī)律一致,從而為確定混凝土施工中的溫控措施提供了一定的理論依據(jù)。

目前,橋梁面板以混凝土材料使用最為普遍,其受力特性十分復(fù)雜,且經(jīng)常因?yàn)榱芽p問題影響其結(jié)構(gòu)安全與承載能力。在橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)領(lǐng)域,如何控制橋梁面板混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,減少其裂縫規(guī)模是橋梁建設(shè)的難點(diǎn)與重點(diǎn)。本文以某實(shí)例橋梁為研究對象,通過其建設(shè)期的大量實(shí)測數(shù)據(jù)來詳細(xì)分析橋梁面板混凝土施工期溫度應(yīng)力與裂縫關(guān)系規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上提出若干控制橋梁裂縫的有效建議。本文研究結(jié)論可為同類工程提供重要的借鑒與參考價(jià)值。

為分析施工期混凝土拱壩的溫度場性態(tài)、防止溫度裂縫,提出一種施工期混凝土拱壩溫度監(jiān)測資料分析法,并以某混凝土拱壩為例,介紹了溫度計(jì)的布置及溫控措施,分析了溫差與溫度計(jì)測值變化規(guī)律。根據(jù)溫度計(jì)測值繪制了典型壩段的溫度計(jì)等值線,并分析了溫度場分布。結(jié)果表明,溫度計(jì)布置合理,采取的溫控措施行之有效,可供借鑒。

陜西鎮(zhèn)安某碾壓混凝土重力壩采用大倉面澆筑,澆筑速度快,但混凝土熱傳導(dǎo)性差,在硬化過程中將產(chǎn)生溫度應(yīng)力。對某碾壓混凝土重力壩典型壩段,在給定施工進(jìn)度的條件下,分別對夏季施工和夏季不施工兩種情況,采用有限單元法對施工期的溫度場和徐變應(yīng)力場進(jìn)行仿真分析,從溫度和在應(yīng)力情況下對大壩溫控措施作出綜合評價(jià)。最后從工程投資的角度,推薦夏季不碾壓混凝土施工方案,推薦溫控措施:大壩碾壓混凝土采用自然入倉澆筑,高溫季節(jié)(4月中旬～10月中旬)用基坑水對新澆混凝土進(jìn)行冷卻,冷卻水管長250m,通水時(shí)間20天,水管間距1.5m×1.5m,同時(shí)加強(qiáng)對混凝土的灑水養(yǎng)護(hù)。為工程的設(shè)計(jì)和施工中的溫度控制提供參考依據(jù)。

采用瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)有限元法,對立洲碾壓混凝土拱壩施工期溫度進(jìn)行了較為系統(tǒng)的仿真模擬,獲得了該工程施工期有、無溫控措施的溫度場與應(yīng)力分布規(guī)律,論證了設(shè)計(jì)溫控措施的合理性與科學(xué)性。通過對穩(wěn)定溫度場的有限元模擬,還提出了大壩封拱溫度建議值及相應(yīng)的溫控措施等。仿真結(jié)果對立洲碾壓混凝土拱壩及同類型拱壩的溫控設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。

混凝土重力壩在施工期易受水化熱影響產(chǎn)生溫度裂縫,影響大壩安全運(yùn)行.本文采用有限元軟件midasfea對某寒冷地區(qū)常態(tài)混凝土重力壩在壩體施工期進(jìn)行了溫度仿真分析.分析結(jié)果表明:澆筑層內(nèi)外表面溫差及澆筑時(shí)上下層溫差均在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi),壩最后,對易出現(xiàn)溫度裂縫的部位提出了相應(yīng)的溫控措施.

采用三維瞬態(tài)有限單元法對萬家口子水電站拱壩進(jìn)行仿真計(jì)算,計(jì)算時(shí)考慮各種因素下的施工期至運(yùn)行期,并確定溫控措施和溫控標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算結(jié)果表明,8縫(2條橫縫6條誘導(dǎo)縫)是一種可行、安全、合理的方案。

混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因有很多種,本文根據(jù)官地水電站施工過程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn),通過施工實(shí)踐和現(xiàn)場觀察對比,查閱有關(guān)混凝土溫度應(yīng)力方面的專著,對現(xiàn)場混凝土溫度的控制和預(yù)防裂縫的措施等進(jìn)行了探討。

水閘、泵站與大壩工程相比,其混凝土體積相對較小,但結(jié)構(gòu)體形復(fù)雜、結(jié)構(gòu)單元間體積變化大。因而,在其施工期,混凝土的開裂問題普遍存在,且至今尚未得到很好的解決。針對這個(gè)問題,現(xiàn)依托上海地區(qū)某一具體泵閘工程,借助混凝土溫度與應(yīng)力仿真計(jì)算的理論與方法,闡述了施工期水閘、泵站混凝土的應(yīng)力變化規(guī)律與開裂機(jī)理。其內(nèi)容可供泵閘工程設(shè)計(jì)參考。

水閘、泵站與大壩工程相比,其混凝土體積相對較小,但結(jié)構(gòu)體形復(fù)雜、結(jié)構(gòu)單元間體積變化大。因而,在其施工期,混凝土的開裂問題普遍存在,且至今尚未得到很好的解決。針對這個(gè)問題,現(xiàn)依托上海地區(qū)某一具體泵閘工程,借助混凝土溫度與應(yīng)力仿真計(jì)算的理論與方法,闡述了施工期水閘、泵站混凝土的應(yīng)力變化規(guī)律與開裂機(jī)理。其內(nèi)容可供泵閘工程設(shè)計(jì)參考。