高拱壩寒潮期間早期澆筑塊表面應(yīng)力計算及保溫研究.pdf

1、壩體混凝土表面遭遇寒潮時的溫度應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，在計算寒潮期間混凝土表面溫度應(yīng)力過程中，通常將澆筑塊或壩體表面當(dāng)作半無限體來進(jìn)行二維建模計算，較精確的計算采用差分法或者有限單元法，在環(huán)境或壩體形狀復(fù)雜的情況下也會采用三維有限元分析。在分析計算得到寒潮期間溫降導(dǎo)致的溫度應(yīng)力后，通過對保溫板放熱系數(shù)的計算得到需要的保溫板厚度。
　　寒潮期間混凝土的表面溫度應(yīng)力主要由兩個部分構(gòu)成，第一個部分是寒潮溫降引起的溫度應(yīng)力，第二個部分是由水化熱、初

2、始溫差引起的初始應(yīng)力。在計算寒潮期間混凝土表面所需保溫能力時，根據(jù)《SL282-2003混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》，采用允許抗拉強(qiáng)度與初始應(yīng)力的差值，作為混凝土表面抵御寒潮的最大允許應(yīng)力，從而計算所需表面等效放熱系數(shù)。對于初始應(yīng)力規(guī)范中并沒有給出相應(yīng)的計算方法，而是需要采用有限元法或差分法單獨進(jìn)行表層溫度應(yīng)力計算。但是，初始應(yīng)力會受到保溫及寒潮的影響，需要考慮這些影響因素進(jìn)行計算。澆筑后的早期混凝土水化熱、彈性模量及徐變等隨齡期變化較大，這些

3、因素又影響混凝土的溫度應(yīng)力，使其變化過程比較復(fù)雜。
　　為了研究寒潮期間初始應(yīng)力的實用計算方法，本文利用ANSYS有限元分析軟件，計算水化熱引起的澆筑塊溫度場及相應(yīng)的彈性溫度應(yīng)力場，采用松弛系數(shù)法考慮徐變的影響，得到由水化熱引起的混凝土表面彈性徐變溫度應(yīng)力，從而得到混凝土表面的初始應(yīng)力。采用朱伯芳提出的寒潮期間混凝土表面溫度應(yīng)力計算原理，計算寒潮引起的溫度應(yīng)力。本文的初始應(yīng)力計算考慮了保溫對水化熱、初始溫差引起的初始應(yīng)力的影響，從

4、而得到寒潮期間混凝土表面保溫實用計算方法。
　　本文同時研究了混凝土齡期對寒潮期間表面溫度應(yīng)力的影響，設(shè)置了混凝土遭遇寒潮的不同齡期。利用本文的計算方法，計算澆筑完成后第4d、第8d、第15d分別遭遇寒潮時的混凝土表面溫度應(yīng)力，總結(jié)出了早期混凝土不同齡期遭遇寒潮后表面應(yīng)力變化規(guī)律。經(jīng)過分析計算，寒潮引起的應(yīng)力分別為0.698MPa、0.800MPa、0.914MPa，隨著齡期的增長而增大；而初始應(yīng)力分別為0.757MPa、0.66