高寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩劈頭裂縫溫度應力仿真計算研究.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)拉應力,因此,在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中往往會出現(xiàn)裂縫。高寒地區(qū)水庫蓄水以后經(jīng)過一段時間已出現(xiàn)的表面裂縫可能會突然大范圍的擴展,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,裂縫深度達到幾十米,有的甚至將整個壩段一分為二,引起嚴重漏水,危及壩的安全。因此對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,溫度變化對結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)有重要影響,溫度應力在數(shù)值上可能超過其它外荷載引起的應力。因此,研究溫度場、溫度應力的分布及規(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題。本文依據(jù)大體積混凝土的溫度場和溫度應力場的有限單元法計算理論,以大型通用軟件ANSYS為平臺,采用APDL語言編制了碾壓混凝土重力壩施工期和運行期的溫度場、溫度應力場的仿真計算程序。該程序在編制過程中按實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、絕熱溫升過程、環(huán)境溫度的變化、混凝土徐變等因素對壩體溫度場及應力場的影響。用“生死”單元模擬混凝土的澆筑過程。計算出來的結(jié)果可以比較真實的反映壩體溫度場和溫度應力場的工作性態(tài)。本文結(jié)合某高寒地區(qū)的碾壓混凝土重力壩的實際工況,進行模擬分析,針對已經(jīng)產(chǎn)生劈頭裂縫的壩段進行成因分析,并且提出一系列可行的處理措施及其預防措施,從而達到防治裂縫的效果。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