高拱壩大體積混凝土自生體積變形回歸分析——以溪洛渡水電站為例

1、第46卷第12期2015年6月人民長江YangtzeRiverVo146No12June，2015文章編號：1001—4179(2015)12—0060—03高拱壩大體積混凝土自生體積變形回歸分析——以溪洛渡水電站為例伍文鋒，裴灼炎，李金河2(1長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院長江空間公司，湖北武漢430010；2中國長江三峽集團(tuán)公司溪洛渡工程建設(shè)部，湖北宜昌443002)摘要：在大型水電工程施工過程中，對混凝土的自生體積變形要求日趨嚴(yán)格。準(zhǔn)確掌

2、握混凝土自生體積變形，對結(jié)構(gòu)防裂和改善內(nèi)部應(yīng)力狀況有重要作用。以溪洛渡水電站為例，通過對壩段中布設(shè)的無應(yīng)力計觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出了更接近實際值的自生體積變形，充分了解了壩體混凝土溫度變形的實際線膨脹系數(shù)以及自生體積變化規(guī)律，通過與室內(nèi)實驗結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)回歸分析結(jié)果與實際較為吻合。關(guān)鍵詞：拱壩；大體積混凝土；自生體積變形；回歸分析中圖法分類號：TV431文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AD0I：1016232／jenki1001—41792015120

3、151工程概況水電工程建設(shè)中，大體積混凝土自生體積變形對結(jié)構(gòu)防裂和改善應(yīng)力狀況有著重要影響。在存在外界約束的條件下，自生體積收縮將在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起附加的拉應(yīng)力，對結(jié)構(gòu)防裂不利；而自生體積膨脹則將在結(jié)構(gòu)中引起附加的壓應(yīng)力，對結(jié)構(gòu)防裂有利。目前工程實際中，常采用室內(nèi)試驗和原型觀測兩種方式來研究混凝土自生體積變形。由于室內(nèi)試驗的局限性，通過室內(nèi)試驗獲得的混凝土熱學(xué)參數(shù)與真實情況難免存在一定差異。原型觀測則是通過在混凝土中埋設(shè)無應(yīng)力計直接進(jìn)行觀測，

4、而應(yīng)變測值常受到多種環(huán)境因素的復(fù)雜影響，并存在監(jiān)測誤差。如何消除誤差，求得與實際值接近的白生體積變形，達(dá)到結(jié)構(gòu)防裂和改善應(yīng)力狀況的作用，是無應(yīng)力計應(yīng)用和數(shù)據(jù)分析的重點和難點。金沙江溪洛渡水電站是金沙江下游梯級開發(fā)的第三級水電站，上接白鶴灘電站尾水，下與向家壩水庫相連。電站以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運條件等巨大的綜合效益，具有不完全年調(diào)節(jié)能力。溪洛渡水電站水庫正常蓄水位600m，總庫容1267億m，調(diào)節(jié)庫容646億nl，水庫回

5、水長度約199km。電站總裝機(jī)容量13860MW(18臺770MW／臺)。拱壩壩高2855m，壩頂弧長687m，拱冠頂厚14m，拱冠底厚約64m，厚高比0216，為中厚拱壩。溪洛渡水電站拱壩規(guī)模巨大，對混凝土自生體積變形要求較高，自生體積變形數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對大壩的設(shè)計和安全有著重要影響。2大壩混凝土指標(biāo)設(shè)計和無應(yīng)力計布置21混凝土指標(biāo)設(shè)計溪洛渡大壩混凝土骨料采用玄武巖粗骨料灰?guī)r細(xì)骨料的組合方式，水泥選用華新水泥和峨勝水泥。骨料類型決定了溪

6、洛渡大壩混凝土具有彈模高、極限抗拉強(qiáng)度低、自身體積變形收縮性較大、線膨脹系數(shù)低等特點。根據(jù)大壩混凝土受力情況，對混凝土各項指標(biāo)進(jìn)行分區(qū)設(shè)計，壩體混凝土強(qiáng)度設(shè)計共分3區(qū)：分別為A區(qū)，c8040；B區(qū)，Cl8o35；C區(qū)，cl8030。其中A區(qū)為拱壩周邊高應(yīng)力區(qū)和孔口結(jié)構(gòu)區(qū)。具體混凝土設(shè)計指標(biāo)詳見表1。表1溪洛渡大壩混凝土設(shè)計指標(biāo)大壩分區(qū)A區(qū)B區(qū)c區(qū)強(qiáng)度設(shè)計齡期／絕熱溫升／混凝士混凝土等級d℃種類級配Cl8o40180C18035180C1

7、8030180≤28常態(tài)二一四≤27常態(tài)二一四≤26常態(tài)二～四收稿日期：2015一O1一O9作者簡介：伍文鋒，男，工程師，主要從事大壩安全監(jiān)測工作。E—mail：wuwenfe“g123@126tom62人民長江蒹薹2期2d5結(jié)論齡期最大相差僅，具有一定的可比性?！准准纂x島品時間／(年—月一日)(a)N15—3制甲串亭辛蠹高時間／(年一月一日)(b)NCP14一l圖2無應(yīng)力計目生體積變形回歸過程線不同水泥混凝土自生體積變形回歸過程

8、線見圖3。分析表明：采用峨勝水泥拌制的混凝土當(dāng)前自生體積變形平均值為一50688，采用新華新水泥拌制的混凝土當(dāng)前自生體積變形平均值為一4687￡，兩者相差3818?？梢娤嗤壟湎?，華新水泥拌制的混凝土收縮量略小于峨勝水泥拌制的混凝土收縮量。當(dāng)混凝土級配確定后，骨料是影響自生體積變形的主要因素。200∞一20剖一4060=g圖3新華新、峨勝水泥混凝土自生體積變形回歸過程線根據(jù)本文分析，認(rèn)為在溪洛渡水電站大壩混凝土內(nèi)系統(tǒng)布設(shè)無應(yīng)力計，監(jiān)測不

9、同區(qū)域混凝土的自生體積變形的監(jiān)測方案是可行的。通過對無應(yīng)力計觀測數(shù)據(jù)的回歸分析，較大地消除了自生體積變形的誤差，分析得到線膨脹系數(shù)平均值為617lx~／~C，與實驗室試驗結(jié)果6508／℃基本吻合，且變化規(guī)律基本一致，監(jiān)測效果良好。采用華新水泥和峨勝水泥的同級配混凝土自生體積變形基本相當(dāng)，說明當(dāng)混凝土級配確定后，骨料是影響自生體積變形的主要因素。通過回歸分析求得接近實際值的自生體積變形，為進(jìn)一步減少混凝土應(yīng)力計算誤差提供了基礎(chǔ)；同時，可利

10、用分析成果調(diào)整施工方案，改善混凝土內(nèi)部應(yīng)力，為大壩的安全穩(wěn)定起到積極作用。參考文獻(xiàn)：[1]朱伯芳大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制[M]北京：中國電力出版社。1999[2]黃耀英，鄭宏，周宜紅基于實測應(yīng)變反演大壩混凝土實際徐變度[J]水利水運工程學(xué)報2012，(6)：44—50[3]王仁坤，尹華安，張沖溪洛渡拱壩混凝土施工溫度控制設(shè)計[C]／／水工大壩混凝土材料和溫度控制研究與進(jìn)展論文集，2009[4]江凱，高祥澤，湛東升，等大體積混凝土熱

11、膨脹系數(shù)反演分析[J]三峽大學(xué)學(xué)報2011，33(6)：l7一l9[5]儲海寧混凝土內(nèi)部觀測技術(shù)[M]北京：水利電力出版社，1989[6]朱伯芳，張超然高拱壩結(jié)構(gòu)安全關(guān)鍵技術(shù)研究[M]北京：中國水利水電出版社。2010(編輯：胡旭東)Regressionanalysisofautogenousvolumedeformationoflargevolumeconcreteofhigharchdam：caseofXiluoduHydropow

12、erStationWUWenfeng，PEIZhuoyan，LIJinhe(1spatialInformationTechnologyCo，Ltd，ChangjiangInstituteofSurvey，Planning，DesignandResearch，Wuhan430010，China；2ConstructionDepartmentofXiluoduHydropowerStation，ChinaThreeGorgesCorpora

13、tion，Yichang443002，China)Abstract：Inlarge—scalehydropowerproject，therequirementsforconcreteautogenousvolumedeformationarebecomingin—creasinglystringentTheaccuratelymasteringconcreteautogenousvolumedeformationplaysanimpor

14、tantroleinstructurecrack—resistanceandcanimprovethestressconditionTakingXiluoduHydropowerStationasacase，accordingtegressionanalysisofobservationdataderivedfromnon—stressmeter，theautogenousvolumedeformationvalue，thatagree

15、dwellwithmeasuredvalue，wasobtained，SOwecanfullyunderstandtheactuallineexpansioncoefficientofconcretetemperaturedeformationofthedambodyandtheautogenousvolumevariationprincipleThecomparisonwiththeresultsoflaboratoryexperim