溪洛渡导流洞衬砌混凝土温控防裂研究

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1、第31卷第12期长江科学院院报V01．31No．122014年12月JournalofYangtzeRiver'ScientificResearchInstituteDec．2O14DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2014．12．020溪洛渡导流洞衬砌混凝土温控防裂研究李盛青，敖昕，李锋(长江勘测规划设计研究院，武汉430010)摘要：溪洛渡水电站导流洞衬砌混凝土在施工初期出现了部分裂缝，在弹性徐变温度应力计算原理基础上，采用ANSYS有限元程序，模拟实际施工过程，对导流洞衬砌混凝土温度和温度应力进行了三维有限元仿真分析。根据计算分析结果，认

2、为衬砌结构产生裂缝的原因主要有混凝土温升高、温降快、养护措施不当、洞内气温过低、围岩强约束等，最后提出了满足温控防裂要求的温度控制措施和方案。提出的优化配合比、洒水养护、分缝分块以及冬季封洞保温等温控措施，在导流洞衬砌混凝土后期施工中得到采用，有效地防止了裂缝的进一步发展。关键词：导流洞；衬砌混凝土；裂缝；温控；溪洛渡水电站中图分类号：TV54J4文献标志码：A文章编号：1001—5485(2014)12—0097—04并提出了相应处理措施；李凤玉对长河坝导流洞混凝土裂缝开展研究提出详细处理方案。但是这些1研究背景研究对于裂缝产生原因一般偏重于定性分析，而有溪洛渡水电

3、站导流洞衬砌施工过程中，在已浇限元仿真计算仅主要用于设计阶段温控防裂措施的筑的底板混凝土中发现了一定数量的裂缝，裂缝长拟定。本文以溪洛渡导流洞工程为例，根据产生裂度从0．6至12．．0m不等，宽度在0．01～0．3mm之间，缝洞段的实际施工情况，模拟实际施工时的各种边部分裂缝深度达到0．51TI。界条件和温控参数进行仿真计算，根据计算得出的为了找到导流洞底板产生裂缝的原因，同时研施工期温度应力情况，分析裂缝产生的原因并提出究进一步采取综合温控防裂措施的有效性和合理对策。性，本文在对现场实测资料进行分析的基础上，采用三维有限元法模拟实际施工过程与温控措施，进行2基本资料

4、和参数混凝土温度和温度应力仿真计算，分析裂缝产生的原因，并通过多方案的综合研究分析，提出能有效防2．1气温止温度裂缝产生的合理温控方案，供今后导流洞衬根据导流洞内施工时实测气温资料(最低气温砌混凝土施工参考采用。不低于13℃)和溪洛渡中心气象站资料以及隧洞内国内外学者针对导流洞混凝土温控防裂问题进气温变化的实际特点，拟定导流洞内气温表达式为行了深入研究：徐运汉⋯对小浪底导流洞混凝土衬Ta=20+7cos[(一21o)】。砌裂缝成因进行了分析并对裂缝处理方案进行了研究；周睿等采用三维有限元方法对小浪底导流洞2．2混凝土热学、力学和变形性能混凝土衬砌的温度场和徐变温度应力

5、进行了模拟；根据溪洛渡导流洞混凝土性能试验成果，混凝苏华祥等分析了深溪沟导流洞裂缝产生的原因，土热学、力学性能指标分别列于表1和表2。表1导流洞混凝土热学参数计算值Table1Thermalparametersofconcreteinthediversiontunnel注：n值表示0．5倍水化热绝热温升时的龄期。收稿日期：2014—07—08；修回日期：2014—08—14作者简介：李盛青(1972一)，男，湖南娄底人，高级工程师，主要从事水利水电规划设计和水电工程方面的研究，(电话)027—82829205(电子信箱)328085775@qq．corn。98长江科学

6、院院报表2混凝土强度及弹性模量力仿真模拟计算。实际浇筑工况条件为：9月29日Table2Strengthandmodulusofelasticityofconcrete开始浇筑底板，混凝土浇筑温度为27cIC，底板浇筑完成31d后，开始浇筑边顶拱，开浇后3d拆模，浇筑混凝土表面采取蓄水养护7d；底板}昆凝土为C40，边顶拱混凝土为C30。3．2．1实际施工工况温度计算结果3衬砌混凝土裂缝产生原因仿真计从温度仿真计算结果来看，衬砌混凝土浇筑后，早期温度场迅速升高，底板中央最高温度达51．0℃，算分析底板、边墙、顶拱出现时间均为2d(温度峰值分别3．1有限元计算模型及边界

7、条件为51．0，46．5，46．4~C)。拆模后，由于表面蓄水养护通过对导流洞衬砌混凝土结构特点分析，发现的作用，温降速率随之增大，表面温降曲线明显变其几何形状、荷载和约束条件在温度场和应力场计陡。计算显示，在拆模后1d内，表面温度迅速由接算中都具有对称性。为简化计算起见，按照对称条近最高温度降低到接近表面流水水温，温降达件截取计算对象。将衬砌段沿洞轴线方向铅直截开21．O~C，在表面蓄水养护期间，表面温度基本保持在后，再沿中央横断面截开，取整个衬砌段的1／4进行养护水温附近。浇后约一个月，衬砌表面温度已基计算，围岩厚度按3倍洞径考虑，有限元计算模型