花园水电站混凝土重力坝施工期温度效应研究

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在水利工程中,混凝土重力坝是一种非常重要的水工建筑物,因其结构简单、适应性强、施工方便等优点而被广泛采用。然而混凝土重力坝也存在一些缺陷,如浇筑尺寸大、混凝土导热性能差等导致浇筑块内水化热积聚,易形成较大的温差使坝体产生温度裂缝。尤其在较寒冷的地区修建混凝土重力坝,施工期温度荷载对坝体安全的影响尤为明显。基于以上原因,在其施工期采取合理的温度控制措施是一项不可不重视的内容。本文选取位于较寒冷地区的甘肃省迭部县花园水电站混凝土重力坝右岸非溢流坝段模拟计算其施工期温度效应。模拟过程结合温度场、应力场及水管冷却的有限元法计算理论,整理实际工程地形地质、水文气象资料,通过本工程和类似工程完成材料基本参数的选择和施工过程的简化,假定四种不同温控措施的浇筑方案,并利用有限元软件Midas FEA建立所选坝段的三维有限元模型。通过模拟计算,得到了不同温控措施浇筑方案下坝体的温度场与应力场分布情况。通过温度场与应力场的结果对比显示,在无温控措施浇筑时,浇筑层温度散失较快,内外表面易形成大的温差,低温季节浇筑对浇筑层进行保温措施后,浇筑层温度散失变缓,内外表面温差减小,低温季节浇筑对浇筑层内部通水冷却的温控措施不仅能够使浇筑层水化热散失时间变短,还可以很好的降低浇筑层温差,但考虑到温度降低过快容易造成后续浇筑层浇筑仓面温度过低,不利于后续浇筑工作,则提出了在低温季节浇筑时,即对浇筑层通水冷却,又在其外表面加盖保温板的浇筑方案,采取此种温控措施后,浇筑层温差最低且不影响后续浇筑工作。在温度较低的地区修建混凝土重力坝,坝体内部混凝土水化热最大温升较普通地区要低,且坝体内部混凝土水化热散失较快,坝体达到温度平衡或准平衡所需时间短。坝体施工过程中,最大拉应力总是出现在坝体下游坝趾范围内,相对于不采取温控措施的浇筑方案一,低温季节浇筑层表面加盖保温板措施,第一主应力略有升高,升高0.27 MPa,第二主应力也升高有0.15MPa;低温季节对浇筑层通水冷却,第一主应力可降低0.51MPa,第二主应力可降低0.05MPa;低温季节采取两种温控措施后,第一主应力可降低0.51MPa,第二主应力可降低0.32MPa。四种浇筑方案最大拉应力均超出了混凝土允许抗拉强度,而采取合理温控措施后坝体其余部位拉应力均小于混凝土抗拉强度。所以,应对易出现最大拉应力的下游坝趾范围采取配筋等方式提高其抗拉强度,以避免温度裂缝的产生,保证坝体的安全施工与正常运行。本文对温度较低地区修建混凝土重力坝的几种温控措施模拟分析,得出了一些温控效果的结论,可对以后类似工程的施工提供参考。
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