高寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩劈頭裂縫溫度應(yīng)力仿真計(jì)算研究.pdf

1、碾壓混凝土重力壩屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu),表面與空氣或水接觸,外界溫度變化、水泥產(chǎn)生的水化熱以及自身約束等各種因素的作用將在結(jié)構(gòu)內(nèi)部或表面出現(xiàn)拉應(yīng)力,因此,在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中往往會(huì)出現(xiàn)裂縫。高寒地區(qū)水庫(kù)蓄水以后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間已出現(xiàn)的表面裂縫可能會(huì)突然大范圍的擴(kuò)展,成為劈頭裂縫。不少混凝土重力壩在上游面產(chǎn)生的劈頭裂縫,裂縫深度達(dá)到幾十米,有的甚至將整個(gè)壩段一分為二,引起嚴(yán)重漏水,危及壩的安全。因此對(duì)劈頭裂縫的研究顯得尤為重要。在大體積混凝土結(jié)

2、構(gòu)中,引起裂縫的最大因素是溫度變化,溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)有重要影響,溫度應(yīng)力在數(shù)值上可能超過(guò)其它外荷載引起的應(yīng)力。因此,研究溫度場(chǎng)、溫度應(yīng)力的分布及規(guī)律,就是為了解決大體積混凝土的溫度裂縫及裂縫控制等問(wèn)題。本文依據(jù)大體積混凝土的溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力場(chǎng)的有限單元法計(jì)算理論,以大型通用軟件ANSYS為平臺(tái),采用APDL語(yǔ)言編制了碾壓混凝土重力壩施工期和運(yùn)行期的溫度場(chǎng)、溫度應(yīng)力場(chǎng)的仿真計(jì)算程序。該程序在編制過(guò)程中按實(shí)際工況考慮了碾壓混凝土分層

3、澆筑、施工間歇、彈性模量變化、混凝土表面保溫、絕熱溫升過(guò)程、環(huán)境溫度的變化、混凝土徐變等因素對(duì)壩體溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的影響。用“生死”單元模擬混凝土的澆筑過(guò)程。計(jì)算出來(lái)的結(jié)果可以比較真實(shí)的反映壩體溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力場(chǎng)的工作性態(tài)。本文結(jié)合某高寒地區(qū)的碾壓混凝土重力壩的實(shí)際工況,進(jìn)行模擬分析,針對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生劈頭裂縫的壩段進(jìn)行成因分析,并且提出一系列可行的處理措施及其預(yù)防措施,從而達(dá)到防治裂縫的效果。研究發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)劈頭裂縫主要是由于壩體上游面產(chǎn)生了較大