陶岔渠首引水闸温度应力分析及施工安排探讨.pdf

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1、第41卷第1O期人民长江Vo1．41．No．102010年5月YangtzeRiverMay，2010文章编号：1001—4179(2010)10—0034—04陶岔渠首引水闸温度应力分析及施工安排探讨徐跃之'-，陕亮’2(1．长江科学院材料与结构研究所，湖北武汉430010；2．水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心，湖北武汉430010)摘要：通过模拟陶岔渠首枢纽工程引水闸结构的施工建造过程，分析引水闸孔顶水平向拉应力较大的原因。认为引水闸结构孔顶出现较大的拉应力是施工期温度应力过大所致，产生原因是施工间歇期过长，解决办法是尽可能安排孔顶上方混凝

2、土按正常间歇期(7～14d)浇筑，避免出现长间歇期。提出：如果孔顶至158m高程混凝土不能确保在2012年3月前完成浇筑，就应推迟到2012年5～6月浇筑。通过这样处理，可以解决孔顶施工期温度应力过大的问题。关键词：仿真计算；温度应力；间歇期；陶岔渠首引水闸中图法分类号：TV641文献标志码：A1工程概述2施工方案、基本资料及边界条件陶岔渠首枢纽工程是南水北调中线输水总干渠的2．1施工方案引水渠首，引水闸坝段布置在渠道中部右侧，采用3孔为叙述方便，将取消分缝、设置宽槽(闸墩厚2．5闸，孔口尺寸为7．0mx6．5131(宽×高)，闸室顺水流m)的设计方案简

3、称为宽槽方案；将底板保留分缝(闸向长38m，引水闸闸底板厚2．5m，底板顶高程140墩厚3m)的设计方案简称为分缝方案。引水闸建基m。对于闸墩厚度，为抵抗地震荷载的作用，做了两套面高程从122．15m到137．5m呈台阶变化，结构模型方案的考虑：如果闸墩厚2．5m，必须取消引水闸中孑L见图1。2010年l2月份开始浇筑，至次年2月份浇筑孔中分缝，使引水闸左右两块形成一个整体；如果闸墩到140m高程。到同年12月份开始浇筑140m以上厚3m，仅保留引水闸中孔底板孔中分缝，此时33m宽的混凝土，2012年12月浇筑到顶176．61"I1高程。每的底板沿坝轴线

4、方向分成l6．5m宽的2块。对于前年3～4月及7～9月为汛期，停浇过水。具体进度见者，从温度应力角度考虑，引水闸中孔底板原孔中分缝表1。处设置一个1．2113宽的回填槽，待左右两块底板混凝2．2基本资料土水化热温升降下来后，再回填混凝土，使底板成为整混凝土绝热温升表达式为：体。根据原施工安排进行温度应力分析时发现孔顶应Rs300三级配混凝土：o(t)：(1)力过大。为解决这一问题，考虑适当调整施工安排，以减小混凝土的内外温差。本文采用三维有限元仿式中，0(t)为混凝土绝热温升，℃；t为混凝土龄期，d。真计算方法，模拟引水闸施工建造过程，进行施工安排混凝土

5、弹性模量由下式给出：的探讨。E(t)：37．5(1一e-0．)(2)收稿日期：2010—03一Ol基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目(2006BAB04A01)作者简介：徐跃之，男，高级工程师，主要从事大体积混凝土温控研究。E—mail：xyuezhi@163．com第l0期徐跃之，等：陶岔渠首引水闸温度应力分析及施工安排探讨35式中，E(t)为混凝土弹性模量，GPa。蓄水位1701TI，弧形门前静水压力按等效荷载作用在基岩弹性模量取26GPa。混凝土密度2450闸墩牛腿上，单个支铰受力为10152kN，与水平方向kg／m，泊松比0．167。夹

6、角为32．8。。基岩在深度及上下游方向各取约1倍闸高。3成果分析按照表1的施工安排，对引水闸结构进行了模拟边墩施工建造过程的仿真计算，以下仅对孔顶的水平向应力进行分析。表2给出了各孔孑L顶最大水平向拉应力，发生部位为距上游面21TI处各孑L孔顶正中，发生时间为2012道年5月，而该部位的浇筑时间为2012年2月，混凝土发生最大水平拉应力的龄期为86d。表2各方案孔顶水平最大应力MPa图1引水闸结构皇＼R—L525l5O5157表1混凝土施工安排为分析孔顶水平拉应力较大的原因，图2、图3给出了宽槽方案及分缝方案该点应力历程，发现在2012年5月份浇筑高程1

7、50～152m的混凝土后，两种方案该点应力都急剧增大，说明孔顶水平向拉应力较大不是因为设置宽槽或采取分缝措施引起的，而是温度梯度使然。流向一—一坝轴向●：一10900koo／1300＼500／17一＼／~jfB-j／d：‘=粥：一孝9001＼∞／1300500／171时阃，d图3分缝方案右孔孔顶施工期水平应力历程2．3边界条件分析认为，由于间歇期较长，在上层混凝土浇筑初考虑结构自重与温度荷载。上游静水压力取正常期，上下层混凝土弹性模量相差较大，而新浇混凝土因36人民长江2010正水泥水化热作用，温升较大，使孔顶与其上层混凝土产浇筑层混凝土推迟到2012年

8、5月浇筑，在该年5—6生较大的温度梯度，上下层混凝土温度变形极不协调，月浇筑14