对构皮滩水电站拱坝混凝土温度应力分析及控制措施

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1、水利技术监督2013年第5期构皮滩水电站拱坝混凝土温度应力分析及控制措施姚国虎(中国水利水电第八工程局有限公司，四川崇州611237)【摘要】拱坝产生裂缝的主要因素是当坝体混凝土内部及内外温度不同，形成温差进而产生温度应力，当其超过了混凝土自身的抗拉应力时导致混凝土出现裂缝。本文针对拱坝结构特点及所处的地理气候状况，对坝体内部存在温度应力进行了分析，以便根据分析结果采取相应的措施，从而控制混凝土拱坝裂缝的产生，保证坝体的整体性。【关键词】温度应力分析；控制措施；混凝土拱坝；构皮滩水电站IDOl编码】10．3969

2、／j．issn．1008-1305．2013．05．019【中图分类号】TV642．4【文献标识码】B【文章编号】1008-1305(2013)05—0064—041概述2温度与温度应力控制限值构皮滩水电站是乌江流域梯级电站之一，年均2．1温度控制限值设计发电量约97亿度。电站所在地为贵州省余庆(1)允许基础温差。控制基础温差是防止大县与湄潭县交界处(构皮滩镇)。该地区属云贵高坝发生裂缝的主要手段，根据对大坝的实验室模拟原气候，高温季节较长，5～9月份平均气温在20计算分析，并考虑电站所在地区的气候环境及相关度以

3、上，每年冬季和春季时有寒潮发生，对混凝土规范要求、工程经验等，大坝混凝土允许基础温差表面防裂极为不利。限值控制见表1。弱约束区在此基础上提高1℃～大坝为双曲拱型混凝土坝，坝顶水平长度为3℃控制。525m，顶部高程为640．5m，最低基岩面至坝顶高度表1基础温差允许限值表为232．5m，混凝土总量272万方。该电站是迄今为控制长边尺寸范围<25m26~35m36~45m>45m止喀嘶特地区修建的最大混凝土高拱坝。整个大坝从左到右设置27个坝段，位于中部的11～17#为溢基础强约束区域(0～0．2上)22～25l9～

4、2217～19l6～17流坝段，其它坝段为非溢流坝段(图1)。基础弱约束区域(0．2～0．4Z)25～2822～2520～2l19～20注：三为浇筑块长边尺寸，混凝土为C18035，单位：℃Il』I』——●(2)坝体内部允许最高温度值。坝体内部混凝口a口口口口。●土允许最高温度限值随外部环境温度变化而变化，溢●_●●●●流坝段与非溢流坝段最高温度限值也有所不同。＼／／＼／图I大坝立面图作者简介：姚国虎(1976年一)，男，贵州人，高级工程师。·64·水利技术监督2013年第5期表2为利用有限元法计算所得到的不同部

5、位及不同月份坝体内部混凝土允许最高温度值。表2不同部位及月份坝体内部混凝土允许最高温度值部位5、9月4、lO月3、11月12～2月6～8月(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)基础强约束区29～3O29～30272429～3O溢流坝段基础弱约束区3230272432脱离基础约束区3330272436基础强约束区3232282532非溢流坝段基础弱约束区34322825351～5#、24～27#脱离基础约束区3432282538基础强约束区29～3029～30282529～3O非溢流坝段基础弱约束区32322825326～

6、i0#、l8～23#脱离基础约束区3332282538(3)上下层温差控制范围。为了防止坝体出6pE现贯穿裂缝，下部混凝土浇筑超过28d的，在其上——c(1)连续浇筑时，新老混凝土界面各自坝块长度的0．25K，倍的高度范围内，其上下层温差按15℃～20℃控实验结果表明，坝体混凝土水平徐变温度应力制。最大值通常发生在中后期通水冷却结束时。公式(1)2．2温度应力控制标准(施工期)计算结果见如表3。对于混凝土基础浇筑部位，可利用有限元法或根据计算结果，大坝混泥土施工期温度应力都影响线法确定其水平徐变温度应力，按公式(

7、1)确在许可的范围内。定其应力控制标准：表3施工期温度(室内弹性模量试验成果)应力标准基础混凝土龄期弹模允许水平应力强度等级(d)(i0。Pa)极限拉伸(10)系数(106P备注a)C,ao252836．90．82L81．68脱离基础CI舯259042．8O．881_82．O9约束区Cl8o3O2836．850．81．81．73基础约束区24-27#C180309042．80．9I．82．14Cl80352840．00．88L81．96基础约束区14-23#C180359044．50．9l_82．233坝体混凝土

8、温度场施工期分布情况坝体上下游面受水温和外环境气温影响存在一定幅度的变化，坝体内部混凝土温度基本稳定在3．1准稳定温度场14℃～17℃。根据对当地水文气象站的观测和记录数据进3．2温度在施工期的变化特点及冷却分析行分析，大坝蓄水后水库表面水温年平均值取浇筑混凝土后，内部温度受水泥水化热影响逐18℃，根据气温多年平均变化情况，水库表面水温渐升高，将会达到一个最高温度峰值，因