混凝土大坝温控防裂研究综合软件介绍及工程应用实例

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1、混凝土大坝温控防裂研究综合软件介绍及工程应用实例摘要：本文通过图表和文字说明的方式，循序渐进地介绍了笔者多年从事的水工结构混凝土温控防裂研究的方法及综合软件功能。并通过典型工程的应用实例，详细介绍了研究过程、研究成果及其与实际工程的吻合情况。从而使业内人士能够比较全面地了解现阶段我们对大坝混凝土温控防裂问题的研究方法、研究手段、研究规模及研究水平，以便相互交流，更好地为实际工程服务。关键词：混凝土大坝温控防裂软件实例儿十年來，通过儿代人的努力，屮国水科院结构所在混凝土温控研究领域小，经过不断地开拓进取，理论联系实际，逐步形成了一整套比较完善的混凝土温控研究方法,解决了大量的工

2、程实际问题，为我国数十座大坝的温控防裂问题作了系统的分析研究工作，是国家“七五”、“八五”、“九五”及部重点项目的主要承担单位。经过不断充实修正的混凝土温控防裂问题计算软件包，功能齐全、实用性宽泛、仿真模拟性能领先,不仅能够适应一般水工结构小各种坝型的需要（如常态混凝土拱坝和重力坝、碾压混凝土拱坝和重力坝、面板堆石坝等），还能够解决特殊结构部位的温控研究问题（如陡坡、填塘、坝体加高等）。从研究时段上讲，该计算软件包可以正确模拟坝体从施工期到运行期全过程屮的外界条件（如气象、水文、表面保护、水库蓄水等）及混凝土内部条件（混凝土的各项性能随时间的变化、水管冷却）随时I'可和温度的

3、变化，从而计算出结构各部位的历时应力、变形情况，经多方案的计算比较，结合工程反馈情况，最终提出合理的温控防裂措施。1温控研究流程图2实用软件介绍2.1水库水温数值分析程序在河道上修建大坝后，形成了水库，改变了河道的口然坏境，从而对当地的社会、经济、物理、化学、牛物和生态等各方而产生各种影响，其中水库水温的变化，因其直接影响到人坝工程的位移、应力、取水温度、水质等，而更为人们重视。但是由于水库水温的变化是一个很复杂的现彖，受多种因素控制，所以，耍找到一种完全理论的计算水库水温的方法，还是很困难的。过去采用类比和经验的办法预估，但由于各个水库的条件既复杂又不同，一般讲一个可资类比

4、的水库也是很难找到的。因此，为了设计和规划方面的需耍，对于预估一个新的水库水温的变化规律，寻找一个满足设计耍求精度的近似分析方法，就变得十分必要了。多年來，经过专业人员对大量水库水温进行长期的观测，发现尽管水库的形状、长度、宽度和气候条件、水文条件有很人差异，但水库水温沿等高面上的分布却基本上是平宜的，所以我们的数值分析法就是采用一维模型来研究水库水温的分布情况，并编制了相关计算程序，是国内相关领域最早开发、至今功能仍较完备的水库水温数值分析程序。计算中可以考虑逐日气温、来水水温、来水量、云呆、蒸发蜃、风速、太阳辐射、水库运行情况、各泄水口位置等因素。通过实际工程计算应用，逐

5、步修正完善。经国内儿十座水库的运行反馈情况表明，取得了相当满意的结果。下列几个水库水温的计算结果图，即能反映木软件的基木功能。2.2准稳定温度场计算分析程序人坝混凝土水化热及浇筑温度影响消失后，除了人坝底部核心部位外，人坝基木上受准稳定温度场控制。在长期处于外界气温和水温的作用下,计算区域内任一点的温度,均以同一周期作简谐变化，但其变幅及相位则随座标而异。人坝的最低准稳定温度场，即为我们温控分析屮控制温差的计算起点。该温度场的合理确定，是温控研究的重要基础。因此，在坝体准稳定温度场的计算中，一定要正确选择边界条件。上述水库水温随吋间变化的数值分析结果，即能够满足坝体上游而边界

6、条件的准确性。同时在计算网格的剖分上，要保证坝体准稳定温度场的计算网格与温度徐变应力仿真计算网格的一致性，这样才能避免因计算造成的误差，达到最终应力的合理分仏下列是高碾压混凝土重力坝孔口坝段孔口剖而最低准稳定温度场图，山图可见,在靠近边界及孔口范用，温度分布梯度是很人的，显然，用一个温度值来表示整个坝体的稳定温度场是不合适的。2.3平而、三维有限元仿真分析程序关于平面和三维有限元仿真分析程序的分析原理和计算方法,在我们近几年的许多成果报告中都冇详细论述，在此不再赘述。本文只想就分析计算中的儿点关键步骤，加以一一说明。（1）有限元仿真分析程序框图（2）关于徐变度问题的考虑徐变是

7、混凝土的一个重要的性能，如何正确的模拟混凝十•徐变随加荷龄期与持荷龄期的关系，是温控研究的关键问题。经过多年探索，我们采用下列拟合公式，根据试验结果拟合混凝土的徐变度参数：380.00360.00340.00320.00300.00280.00260.00240.00220.00-160.00-140.00-120.00-100.00-80.00-60.00-40.00-20.000.图4孔口坝段对称面运行期最低准稳定温度场(。0C(t,T)=(Ao+A

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