黄河龙口水利枢纽大坝混凝土温控设计

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1、·38·水利水电工程设计DWRttE·2011年第30卷第2期黄河龙口水利枢纽大坝混凝土温控设计谢坤朱志强高诚赵小娜摘要通过对龙口大坝进行坝体稳定温度场、混凝土温度应力、坝体冷却水管等计算和分析，采取一些温控措施，如合理选择材料、严格控制混凝土浇筑温度、合理分层及控制间歇期、坝内埋设冷却水管、采取高温及低温天气特殊温控措施等对大坝混凝土温度进行控制。尤其是在坝内埋设冷却水管，通过二期冷却，在较短的时间内使坝体温度降至稳定温度，从而保证了坝体接缝灌浆的顺利进行，效果显著。关键词混凝土重力坝温度控制冷却水管接缝灌浆龙口水利枢纽中图分类号TV431文献标识码B文章编号1007—6980(2

2、o11)02—0038—04龙口水利枢纽总库容1．96亿，电站总装机容量4201．1气象、水文MW，属大(Ⅱ)型工程。枢纽基本坝型为混凝土重力坝，坝龙口水利枢纽位于东经111。18、北纬39~25，地处黄顶高程900m，坝顶全长408m，最大坝高51m，坝体混凝土高原东北部，属温带季风大陆性气候，冬季气候干燥寒土总方量约98万。冷、雨雪稀少且多风沙，夏季炎热。气温变化特点是季节变化大，昼夜温差变化大，冰冻时间长，气温骤降频繁，1基本资料且骤降幅度大、延续时间长。主要气象、水文资料见表1。表1主要气象、水文资料统计表℃23456789101历年——多年各月平均气温值—5．72．010．

3、717．821．923．621．415．58．3—0．8．O多年月平均最高气温值一O75．212．9l9．423-825．724．4l8．3l2．53．多年月平均最低气温值—9．7—1．68．2l582O．O21．819．814．07．】一4．多年月平均地温一5．93．813．521．626．628．025．218．510．0—6．10．1多年月平均水温O．1O．18．115．520．222．521．716．810．42．9．81．2混凝土指标2坝体稳定温度场及接缝灌浆温度坝体齿槽与基础接触部位采用抚顺低热矿渣32．5水泥，基础其他部位采用抚顺巾热42．5水泥，坝体其他部位2．1坝体

4、稳定温度场采用大同42．5普通硅酸盐水泥，并掺20％～30％粉煤灰，坝体稳定温度场按平面问题处理，满足拉普拉斯方程。采用人工砂石骨料。混凝土主要力学、热学指标见表2。经计算，确定龙口坝体的边界条件如下：库表水温l2．75表2混凝土主要力学、热学指标表℃；库底水温10．0oC；上、下游垂直段坝面温度11．1．℃；坝顶温度l3．27℃；下游坝坡温度12．9℃；下游尾水温度l0．19oC；上游地表温度10．0℃；下游地表温度lO．19℃。龙口大坝各典型坝段稳定温度场分布见图l。2．2接缝灌浆温度坝体混凝土采用柱状分层分块浇筑方法施工，为使各坝块整体作用，在大坝正式挡水前须对纵缝和部分横缝进

5、行灌浆。考虑到重力坝断面较大，坝体内部稳定温度变化不大，故以稳定温度作为灌浆温度。大坝灌浆分区面积为200—300m2，最大不超过400rn2。根据坝体平面稳定温度场计算成果，提出各典型坝段的接缝灌浆分区，将各分区内稳定温度场的分布加权平均，1．3基岩指标所得出的平均温度作为各分区的灌浆温度。龙口大坝典型坝址区慕础以【{】厚、厚层豹皮灰岩为主，结构面坝段接缝灌浆温度：挡水坝段10．5～12．6℃；副安装间坝发育，行喷较硬。岩体的湿抗压强度为110MPa，弹性模段10．0～10．1oC；底孔坝段10．05～l0．15qc；表孔坝段2×1MPa(水平)，泊松系数取0．25：10．5～l2

6、．7℃；隔墩坝段10．812．8℃谢坤等·黄河龙口水利枢纽大坝混凝土温控设计·39·)副安装间坝段1隔墩坝段fd)主安装间坝段(底孔坝段图1坝体稳定温度场分布图3混凝土温度应力分析的浇嚣娄'婀均布温差3．1混凝土温度应力计算所产生的温度应力。3。1．1基础混凝土温度应力计算(2)混凝土由非均布的水化热温升所产生的温度应力。基础混凝土浇筑块的温度应力主要指基础温差所引起表3列出了多种基础块浇筑方案的温度应力计算结果。表3基础块混凝土温度场及温度应力表(L=24m)3．1．2气温骤降混凝土表面温度应力及保温计算为HIL=1。当≤0．5时，允许温差应严加控制。坝址区气温骤降频繁、降温幅度大

7、，也会使混凝土表表4基础混凝土允许温差℃面产生温度应力，从而使混凝土表面产生裂缝。经计算，对于可能出现的气温骤降情况，混凝土表面贴最大厚度为25mm的闭孔泡沫塑料板可满足要求。3．2混凝土允许温差和允许最高浇筑温度3．2．1基础块混凝土的允许温差根据基础块混凝土温度和温度应力计算，对不同分缝3．2．2基础块混凝土允许最高浇筑温度间距和不同浇筑分层情况，基础混凝土的温度应力以不超由坝体不稳定温度场计算成果可求得强、弱约束区内过相应标号混凝土的允许拉应力为准。