4高拱坝混凝土施工过程模拟与温控措施优化研究.ppt

根据碾压混凝土拱坝诱导缝的构造特点，利用等效裂纹断裂模型， 计算了沙牌拱坝诱导缝的等效强度， 讨论了沙牌拱坝诱导缝的开裂情况,建议诱导缝应继续削弱其抗拉强度。 沙牌工程 界定了氧化镁发生温度补偿作用的几个条件, 建议三江工程设置坝顶横缝! 贵州省院沙老河工程、三江工程 提出分高程进行温控设计思想,被锦屏拱坝采用! 锦屏工程 大体积混凝土受到寒潮袭击时半无限平面问题的无限平面化 扰动面 这是典型的半无限平面问题, 它的解析解不能显示表达, 其解是隐含在一个积分式中, 不便于数值计算 当观测时间在临界时间之内, 那么,半无限平面问题,就是 无限平面问题 好处是: 无限平面问题 有完整的解析解! 半无限平面问题解答 无限平面问题解答 等温条件下混凝土的质扩散系数研究 研究这个问题的目的是: 力图将耦合问题转换为非耦合问题!! 但前提是---- 了解: 混凝土质扩散系数的温度特性! 混凝土内部相对湿度沿试件厚度的变化趋势!! 早龄期混凝土表面开裂问题的试验研究 拱坝施工过程模拟与温度应力仿真计算 图8-7-4 T03CF9S 实测温度与计算温度对比曲线 图8-7-5 T08CF9S 实测温度与计算温度对比曲线 图8-7-6 T09CF9S 实测温度与计算温度对比曲线线 高拱坝提前蓄水发电时”非完整结构”数值模拟 如何模拟这么多随时间变化的缝, 是解决问题的核心之一 3) ----创新性成果 在计算理论方面 将超松弛预处理共轭梯度法SSOR-PCG法和共轭梯度法(ICCG法)移植到施工过程仿真分析中， 使温度场施工过程仿真分析的计算速度加快30%～50%; 基于施工过程仿真分析的特点， 采用索引存储法存储大规模稀疏系数矩阵, 减少内存容量90%以上, 由此证明索引存储法和PCG法共轭梯度法很理想的加速有限元技术。 提出了另外两种加速有限元技术：ICCG改进格式和浮动精度。 ICCG算法的改进格式，理论依据充分，在不影响解的正确性前提下， 减少了分解元素的个数，从而使速度提高10％。 采用浮动精度，不仅可以保证精度，还可以缩短计算时间。一般加速可达10％。 3)---创新性成果 吸收“分区异步长”算法的思想; 把内热源对温度场的影响提出来单独计算， 提出了加快温度场计算速度的“波函数法”。 研究了上下层结合面上温度初值; 提前蓄水时上游坝面初温处理; 计算水化热最高温升的合理时间步长 ; 地温边界及其温度值的确定; 浇筑方案与内部点最高温升的关系; 单元形状问题; 研究了大体积混凝土等效裂纹断裂模型 具有宏观裂纹混凝土结构的起裂特性 碾压混凝土拱坝诱导缝的等效强度 构造了高拱坝灌浆前后横缝单元的计算模型， 使其既反映施工中的真实情况， 又能表达蓄水对缝的开合度的影响。 3)---创新性成果 在工程应用方面: 建立浇注块长度与最大水平约束应力的定量关系, 研究常规混凝土通仓浇注的可行性; 溪洛渡拱坝 2---高拱坝混凝土施工过程模拟与温控措施优化研究 1)---研究背景 拱坝混凝土施工过程模拟与仿真分析配套; 拱坝温控措施优化设计问题; 温控设计与蓄水过程配套问题; 利用氧化镁混凝土补偿拱坝温度应力问题; 碾压混凝土拱坝诱导缝的设计问题; 混凝土拱坝的表面开裂问题. 施工过程模拟与仿真分析配套问题 如果混凝土的温度应力仿真计算不能与施工过程模拟配套, 那么,仿真分析的几何环境只能假定; 反过来, 施工过程模拟,没有仿真分析支持, 那么, 模拟成果只有进度指标,没有安全指标; 三峡大学在国内最早,利用溪洛渡工程,将二者结合起来. 这是几何模拟成果 这是温度仿真计算成果 上述两张图, 就是施工模拟与仿真分析结合起来的例子; 不仅如此, 我们还实现了一体化动态显示: 即:在动态几何模型上,同时显示当时的温度应力状态,得到任意时刻全局的安全状况. 看动画! 拱坝温控措施优化设计问题 工程设计中,温控措施常常不能与具体坝段,或者同一坝段具体部位, 或者浇注时间结合; 优化设计解决”分高程设计温控措施问题” 条件是---几何模拟与仿真计算结合 管道施工仿真计算有限元网格剖分 管道的浇筑块划分及其局部坐标系 施工季节不同, 对温控的要求不一样 温控措施应该不同 优化设计后 各高程温度 拱坝温控设计与蓄水过程配套问题 拱坝展示示意图 温度荷载下重力坝, 拱坝的横缝开合问题 横缝开度计算, 24条横缝 如果不考虑灌浆与蓄水的配合, 压缝问题不可避免; 上部未灌横缝因提前蓄水而压死!! 压缝问题研究 延伸了拱坝混凝土浇注模拟的资源配置意义; 建立了混凝土施工, 横缝灌浆施工, 坝体提前蓄水等 三位一体的