大藤峽碾壓混凝土圍堰溫度場和溫度應(yīng)力場仿真計(jì)算

ABAQUS在混凝土溫度場和徐變溫度應(yīng)力場計(jì)算中的應(yīng)用

大體積混凝土是大型橋梁建設(shè)中必須面對(duì)并認(rèn)真解決的新課題。結(jié)合廈門海滄大橋大體積混凝土錨碇分層澆筑動(dòng)態(tài)施工過程,基于三維非穩(wěn)定溫度場和徐變應(yīng)力有限元法,對(duì)錨碇施工期和運(yùn)行期的溫度場、溫度應(yīng)力進(jìn)行了仿真計(jì)算。計(jì)算中考慮了外界氣溫的周期變化、太陽輻射、水化生熱、澆筑溫度、分層厚度、徐變及混凝土彈性模量隨齡期變化等因素的影響。仿真結(jié)果給出了溫度場、溫度應(yīng)力的特性、分布及其隨時(shí)間變化規(guī)律。通過仿真分析,能預(yù)測大體積混凝土結(jié)構(gòu)中任一點(diǎn)任何時(shí)刻溫度、應(yīng)力及是否會(huì)開裂等信息;能細(xì)致地進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的防裂研究,客觀地評(píng)價(jià)所制定的施工方案是否合理,提高工程的抗裂能力與安全性;提出相應(yīng)的溫控措施,為類似工程提供參考依據(jù)。

混凝土大壩溫度場和溫度應(yīng)力場有限元分析——根據(jù)豐滿大壩上游水庫水溫和氣溫觀測資料，建立了大壩上游水庫水溫和當(dāng)?shù)貧鉁氐幕貧w模型。采用有限元數(shù)值計(jì)算方法，分析了大壩溫度場，研究了混凝土大壩由于氣溫變化引起的應(yīng)力場交替變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明，有限元...

利用三維有限元法,對(duì)桑郎碾壓混凝土拱壩進(jìn)行了全過程仿真分析.分析中考慮了混凝土絕熱溫升隨齡期的變化、分層澆筑和夏季停工渡汛等影響因素,得出了溫度場分布及其隨時(shí)間的變化規(guī)律.

采用三維有限元法對(duì)云南省某水電站老壩線的拱壩壩體施工期溫度場及溫度應(yīng)力進(jìn)行仿真分析,得到了拱壩溫度場及溫度應(yīng)力分布的一般規(guī)律,為混凝土拱壩的溫控措施的設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考依據(jù)。

水管冷卻是一種常用的混凝土溫控技術(shù),對(duì)減少壩體裂縫有重要作用.受計(jì)算機(jī)硬件水平限制,目前在微機(jī)中模擬碾壓混凝土壩內(nèi)的每根冷卻水管存在一定困難,因此,兼顧仿真計(jì)算精度和速度,綜合等效算法和精細(xì)算法的優(yōu)點(diǎn),提出一種碾壓混凝土壩徐變溫度應(yīng)力場的快速仿真技術(shù),即在壩體基礎(chǔ)約束區(qū)用精細(xì)算法計(jì)算,而在其它區(qū)域用等效算法計(jì)算,最后通過工程實(shí)例驗(yàn)證其可行性和實(shí)用性.

大體積混凝土的廣泛使用，以及混凝土結(jié)構(gòu)中溫度裂縫的產(chǎn)生，使工程技術(shù)人員越來越關(guān)注早期混凝土熱學(xué)和力學(xué)性質(zhì)，以便能夠進(jìn)一步預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)的溫度場、應(yīng)力場和溫度裂縫。大體積混凝土分層澆筑過程中溫度場的仿真分析有一定的技術(shù)難度和復(fù)雜性，而利用有限元程序ansys通用平臺(tái)，討論模擬混凝土溫度場理論上的可行性，為研究仿真計(jì)算提供了依據(jù)。

根據(jù)三維熱傳導(dǎo)理論,運(yùn)用有限元軟件midas,建立大橋承臺(tái)大體積混凝土有限元計(jì)算模型,對(duì)澆筑溫度場進(jìn)行仿真分析,研究了溫度場以及溫度應(yīng)力在承臺(tái)內(nèi)部分布和隨時(shí)間變化的規(guī)律,并與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果表明仿真分析數(shù)據(jù)與實(shí)測結(jié)果擬合較好。

溫度應(yīng)力的分析、溫度控制和防止裂縫的措施,是大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中十分重要的課題。充分考慮到溫度變化、彈性模量變化、徐變、自生體積變形等主要影響因素的共同作用,通過對(duì)某在建的大型閘室結(jié)構(gòu)現(xiàn)場監(jiān)測及溫度應(yīng)力場仿真分析,對(duì)大體積混凝土在施工期的溫度場和溫度應(yīng)力進(jìn)行探討。

采用有限元數(shù)值方法,利用ansys用戶可編程特性進(jìn)行澆筑期混凝土彈模模擬,通過對(duì)某閘墩分批澆筑施工過程的模擬,分析了大體積混凝土溫度場變化規(guī)律,利用an-sys中熱-結(jié)構(gòu)藕合分析,進(jìn)行了徐變溫度應(yīng)力計(jì)算和分析。

以指數(shù)式混凝土水化放熱模型為基礎(chǔ),運(yùn)用分析軟件marc建立大體積混凝土三維有限元模型,采用生死單元模擬分層澆筑過程,以#4船塢底板分層澆筑工程為例,計(jì)算了7d分層澆筑間歇時(shí)間溫度場和應(yīng)力場,并分析了各典型點(diǎn)最大絕熱溫升和最大主應(yīng)力的分布及變化規(guī)律。

對(duì)于特大橋承臺(tái)施工中的大體積混凝土澆筑，往往會(huì)因水化熱導(dǎo)致施工期混凝土內(nèi)外兩側(cè)溫度差及溫度應(yīng)力差，從而產(chǎn)生混凝土早期裂縫，影響結(jié)構(gòu)耐久性與安全性。以臺(tái)州灣健跳港特大橋?yàn)槔?，提出?yōu)化混凝土配合比及溫控方案，對(duì)施工期溫度場和溫度應(yīng)力場進(jìn)行仿真模擬，給出了防止產(chǎn)生溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn)和溫控措施，以指導(dǎo)混凝土澆筑施工，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。

對(duì)于特大橋承臺(tái)施工中的大體積混凝土澆筑,往往會(huì)因水化熱導(dǎo)致施工期混凝土內(nèi)外兩側(cè)溫度差及溫度應(yīng)力差,從而產(chǎn)生混凝土早期裂縫,影響結(jié)構(gòu)耐久性與安全性.以臺(tái)州灣健跳港特大橋?yàn)槔?提出優(yōu)化混凝土配合比及溫控方案,對(duì)施工期溫度場和溫度應(yīng)力場進(jìn)行仿真模擬,給出了防止產(chǎn)生溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn)和溫控措施,以指導(dǎo)混凝土澆筑施工,防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫.

本文從碾壓混凝土的材料特性、施工特定、溫度場溫度應(yīng)力變化特點(diǎn)出發(fā),對(duì)其仿真方法、目前進(jìn)展及具體要求和應(yīng)注意的問題進(jìn)行介紹,結(jié)合工程總結(jié)了碾壓混凝土重力壩、拱壩的分縫方式,降低澆筑溫度、水管冷卻、表面保溫和斜層碾壓等溫控措施,采用微膨脹混凝土,提高材料抗裂性能的溫控防裂措施。

本文從碾壓混凝土的材料特性、施工特定、溫度場溫度應(yīng)力變化特點(diǎn)出發(fā),對(duì)其仿真方法、目前進(jìn)展及具體要求和應(yīng)注意的問題進(jìn)行介紹,結(jié)合工程總結(jié)了碾壓混凝土重力壩、拱壩的分縫方式,降低澆筑溫度、水管冷卻、表面保溫和斜層碾壓等溫控措施,采用微膨脹混凝土,提高材料抗裂性能的溫控防裂措施。

闡述了采用三維瞬態(tài)有限元法進(jìn)行碾壓混凝土拱壩溫度應(yīng)力仿真計(jì)算分析的基本理論和方法,考慮混凝土施工過程、氣溫、水溫、通水冷卻及混凝土徐變等因素,并模擬施工期至運(yùn)行期的全過程。通過對(duì)桑郎碾壓混凝土拱壩溫度應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算仿真分析,為碾壓混凝土拱壩的溫控措施的設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考依據(jù)。

結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差、基礎(chǔ)溫差是混凝土結(jié)構(gòu)施工期易開裂的主要原因,為此,結(jié)合混凝土溫度場、應(yīng)力場的基本原理和水管冷卻的精確算法,通過三維有限單元法對(duì)施工期某水閘閘墩進(jìn)行仿真計(jì)算,分析閘墩混凝土施工期溫度場、應(yīng)力場的時(shí)空變化規(guī)律,得出在溫降階段閘墩門槽處是裂縫容易出現(xiàn)的地方計(jì)算結(jié)果表明,表面保溫和內(nèi)部水管降溫相結(jié)合的溫控措施既能減小結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差又能降低結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)溫差,具有良好的防裂效果,且模板外面貼保溫板的保溫方法能使混凝土表面的施工質(zhì)量得到明顯改觀,值得應(yīng)用推廣.

碾壓混凝土重力壩的溫度應(yīng)力與溫度控制——碾壓混凝上重力壩的斷面尺寸和體積十分巨大，屬于典型的大體積混凝上結(jié)構(gòu)?；炷翝仓院?，由于水泥的水化熱作用，混凝土升溫膨脹，其中澆筑層內(nèi)部溫度急劇上升，由于此時(shí)混凝土彈性模量很小，徐變較大，升溫引起的壓...

混凝土壩的裂縫是一個(gè)帶有普遍性的現(xiàn)象,因此有\(zhòng)"無壩不裂\"的說法。在大壩裂縫事故中,除少數(shù)裂縫是因結(jié)構(gòu)不合理或地基不均勻沉降引起之外,大部分是由溫度應(yīng)力引起的。目前,普遍采用的拱梁分載法計(jì)算拱壩溫度荷載難以描述拱壩在荷載作用下開裂狀態(tài)?；谶@一點(diǎn),本文采用ansys有限元數(shù)值仿真技術(shù)、考慮混凝土材料的非線性,對(duì)某處于初設(shè)階段的碾壓混凝土拱壩采用混凝土多參數(shù)強(qiáng)度準(zhǔn)則(非線性有限元法)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)初設(shè)階段資料和混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范的要求對(duì)大壩關(guān)鍵部位進(jìn)行等效應(yīng)力計(jì)算并分析壩基面開裂狀況,并對(duì)大壩封拱溫度取值進(jìn)行專門分析。在滿足應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)和施工可行的情況下提出合理的特征拱圈封拱溫度值,以供設(shè)計(jì)人員參考。

利用三維有限元法,對(duì)七里塘碾壓混凝土拱壩進(jìn)行了施工期的溫度場仿真分析。通過幾個(gè)典型時(shí)段拱冠梁截面的溫度等值線圖和最高溫度包絡(luò)圖,以及施工結(jié)束時(shí)壩體表面的溫度等值線圖,得出了溫度場的分布規(guī)律。仿真分析中考慮了溫度場的參數(shù)敏感性,混凝土絕熱溫升隨齡期的變化、分層澆筑等因素的影響,具有一定的精度,可以為七里塘碾壓混凝土拱壩分析混凝土溫度應(yīng)力和抗裂危險(xiǎn)性提供依據(jù)。

結(jié)合工程實(shí)例，應(yīng)用現(xiàn)代ｐａｐｆｅ大型軟件，對(duì)大體積砼基礎(chǔ)的溫度場及溫度應(yīng)力進(jìn)行較深入的數(shù)值分析，給出了計(jì)算與實(shí)例值的比較結(jié)果，提出了相應(yīng)的看法，為ｐａｆｅｃ在工程上的應(yīng)用提供了進(jìn)一步的實(shí)踐應(yīng)用的依據(jù)。

結(jié)合工程實(shí)例，應(yīng)用現(xiàn)代ｐａｐｆｅ大型軟件，對(duì)大體積砼基礎(chǔ)的溫度場及溫度應(yīng)力進(jìn)行較深入的數(shù)值分析，給出了計(jì)算與實(shí)例值的比較結(jié)果，提出了相應(yīng)的看法，為ｐａｆｅｃ在工程上的應(yīng)用提供了進(jìn)一步的實(shí)踐應(yīng)用的依據(jù)。