仙居抽水蓄能电站蜗壳混凝土施工仿真研究-中国水利水电科学研究院.PDF

第14卷 第1期 中国水利水电科学研究院学报 Vol.14 No.1 2016年2月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research February，2016 文章编号：1672-3031（2016）01-0029-07 仙居抽水蓄能电站蜗壳混凝土施工仿真研究 1 2 3 3 3 何少云 ，许其光 ，王泽华 ，张 研 ，蒋林华 （1. 浙江仙居抽水蓄能有限公司，浙江 仙居 317300； 2. 中国水利水电第十二工程局有限公司施工科学研究所，浙江 建德 311600； 3. 河海大学 力学与材料学院，江苏 南京 210098） 摘要：浙江仙居抽水蓄能电站装配了大功率水轮发电机组，其蜗壳的大体积混凝土施工存在温度应力大并造成开 裂的风险，影响机组正常运行。为探究蜗壳温度应力，对1机组蜗壳混凝土进行了考虑施工过程的三维实时仿真# 计算，对关键位置进行了应力分析，提出施工期降低早期温度应力的建议措施。 关键词：仙居抽水蓄能电站；蜗壳；施工过程；三维仿真 中图分类号：TU528 文献标识码：A doi ：10.13244/ki.jiwhr.2016.01.005 1 研究背景 在大体积混凝土结构浇筑过程中，对温度以及温度应力的控制具有重要意义。温度变化对结构 ［1］ 的应力具有很大的影响 。大体积混凝土浇筑完成后，在固结硬化过程中将会放出大量的水化热，进 而导致混凝土自身温度的上升。由于混凝土的导热性能比较差，结构内部早期水化热产生较大的温 ［2］ 度梯度，往往造成结构开裂，甚至出现贯穿性裂缝，影响工程安全 。 浙江仙居抽水蓄能电站位于浙江省仙居县湫山乡境内，枢纽工程主要由上水库、输水系统、地 下厂房、地面开关站及下水库等建筑物组成。从2013年9月开始主体工程混凝土浇筑，至2014年6 3 # # 月已浇筑混凝土方量约8.5万m 。电站1—4 机组将按次序先后浇筑，其蜗壳结构混凝土浇筑量大， 1机组首先浇筑且浇筑时间跨越夏、秋、冬三季，其早期温度变化幅度较大，引起的早期温度应力很# 可能会造成严重开裂事故。考虑到机组蜗壳的重要性，若其发生开裂影响整个电站的正常运营。本 文应用基于等效时间理论的混凝土非线性热传导方程，借助GID有限元分析软件对仙居电站1机组蜗# 壳大体积混凝土的浇筑过程开展三维实时仿真研究，结合理论和有限元手段，计算分析典型位置的 应力特征，提出相应的温控措施。 2 理论基础 2.1 经典的热传导方程 2.1.1 热传导方程 将混凝土考虑成均匀、各向同性的固体，其内部或表面的某一点，在某一瞬时 ［3-4］ 的温度T =f（x ，y ，z ，t ），考虑水泥的水化热作用，在混凝土内部释放放出水化热 ，则依据Fourier i 热传导理论，可得到下列三维不稳定热传导方程： ∂T 2 ∂θ = D∇T + （1） ∂t ∂t 2 式中，D 为导温系数，m/h，D=λ/cρ，