低弹模地基大体积混凝土施工期温度应力分析

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1、第42卷第16期人民长江Vo1．42．No．162011年8月YangtzeRiverAug．，2011文章编号：1001—4179(2011)16—0077—03低弹模地基大体积混凝土施工期温度应力分析陈浩，李锋，简秋霞(长江勘测规划设计研究有限责任公司施工设计处，湖北武汉430010)摘要：为了研究低弹模基岩地区大体积混凝土施工期的温度应力，选取低弹模基岩地区两个坝块尺寸差异较大的实际工程为研究对象，采用有限元法对坝体温度及温度应力进行了仿真计算，并用弹性地基梁法对其进行了复核。结果表明：对于基

2、岩弹模明显低于混凝土弹模地区的大体积混凝土工程，由于基岩对上部混凝土温度变形时的约束较小，对温控防裂较有利，可参照基岩弹模和混凝土弹模相近的基础允许温差标准，适当放宽基础温差标准l℃一2~C，坝体温度应力仍可控制在设计允许应力范围内；当放宽基础温差标准后，坝体分缝、温度控制措施等要求均相对降低，可减少温控投入，为加快工程施工进度创造有利条件，具有较好的现实意义。关键词：低弹模基础；大体积混凝土；温度应力；温控中图法分类号：TV43文献标志码：A大体积混凝土在施工初期受水泥水化热温升影(基岩弹模、坝块

3、尺寸等)进行了敏感性分析。响，内部温度较高，在混凝土冷却至稳定温度的过程1工程基本资料中，混凝土将产生较大的变形，受基岩约束的影响，坝体基础约束区内将会产生较大的温度应力，当温度应为分析研究低弹模基础地区大体积混凝土温度应力超过混凝土抗拉强度时易导致坝体内部发生基础贯力的基本情况与一般规律，本文结合工程实际，选取坝穿性裂缝。目前国内外对大体积混凝土温度及温度应块尺寸差异较大但其他条件较类似的向家坝水电站和力的研究，以及规范规定的基础允许温差标准，主要是小南海水利枢纽作为低变(弹)模基础地区典型工程针

4、对基岩弹模与混凝土弹模相差不大的一般地区，但进行分析研究，计算根据工程试验数据、实际(或拟对于基岩弹模明显低于混凝土弹模的坝体温度应力的定)施工方案和措施进行。研究则相对较少，相应的工程经验也较少¨。。各工程基本情况及计算参数取值见表1，典型坝随着国内水电工程的大规模建设，在低弹性模量段剖面见图1，2。坝址地区修建的水电工程越来越多，有必要进行专门向家坝水电站通水冷却情况：12月至次年2月不的研究。作者根据目前国内已建或在建多个类似工程初期通水，3，11月初期通河水，其他月份初期通12~C资料，结合

5、实际工程，采用三维有限元和弹性地基梁等制冷水，初期通水时间15d。10月开始中期通河水，方法进行了仿真计算，分析了基岩弹模较低地区大体冷却至22％左右。后期通l2℃制冷水至坝体稳定温积混凝土施工期坝体温度应力情况，并对关键参数度。表1低弹模地区典型工程基本资料及计算参数收稿日期：2011一O6—28作者简介：陈浩，男，工程师，主要从事水电工程施工设计工作。E—mail：ehenhao一8817@163．eom78人民长江小南海水利枢纽通水冷却情况：水管间距1．5m型坝段进行基岩弹模敏感性分析，分别计

6、算了基岩弹×2．0m。初期通10℃制冷水15d。10月开始中期通模(E，)为5，l0，20，30GPa和38GPa时坝体基础约江水，使混凝土内部温度降至22~C。束区温度应力。为验证计算成果，采用弹性地基梁法对上述条件下的坝体温度应力进行了复核，计算成果见表2。表2不同基岩弹模条件下坝体最大顺河向温度应力MPa垒QQ计算成果表明，采用有限元法和弹性地基梁法所ZZQ女260．00计算的坝体温度应力相差不大，应力分布及最大温度．~?——．应力随基岩弹模变化的趋势基本相同，即在其它条件均不变的情况下，坝体

7、基础约束区最大温度应力随基岩弹模的增加而增加。此外，通过对比分析发现，坝体温度应力随基岩弹模增长的幅度还与坝块尺寸有关，如向家坝泄洪坝段顺流向长度达166m，其约束区温图1向家坝水电站泄洪坝段典型剖面度应力受基岩弹模的影响程度明显比小南海溢流坝段(顺流向长度55．5m)要大，尤其是在基岩弹模达到接近混凝土弹模时，尺寸较大的坝块基础约束区温度应力增长明显。2．2坝块尺寸对坝体温度应力的影响选取小南海水利枢纽溢流坝段为研究对象，假定坝块顺流向尺寸分别为30，60m和100m，对坝体温度应力进行仿真计算，

8、其中基础强约束区设计允许最高温度是按混凝土弹模和基岩弹模相近时拟定的。计算分析表明，在坝体混凝土施工期最高温度不超过相应设计允许温度时，坝体内部最大温度应力均较小，安全裕度较大。为深入分析并量化此安全裕度的大小，论证调整放宽低弹模地区基础允许温差标准的可行性，在进行坝块尺寸敏感性分析计算的过程中，通过假定推迟坝体混凝土浇筑时间的方式，计算分析当坝体最高温度超过拟定的设计允许最高温度时，大坝基础约束区温度应力的分布情况及规律。计算成果见表3。表3不同尺寸坝体基础强约束区