混凝土龄期在二期冷却过程中对温度徐变应力的影响.docxVIP

-1-

混凝土龄期在二期冷却过程中对温度徐变应力的影响

张志超1，郎雷亮2

1河海大学工程力学系，南京（210098）

2山东省城乡建设勘察院（250031）

摘要：混凝土拱坝二期冷却一方面是为横缝的接缝灌浆创造条件,另一方面也可以达到调整坝体应力状态的目的.拱坝每个坝段均不设纵缝,一期冷却散热量受到限制,所以混凝土二期冷却的任务十分繁重.为了研究混凝土不同龄期在二期冷却过程中对温度徐变应力的影响，本文以某拱坝为背景,采用三维有限元法对拱坝施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析。计算中,混凝土二期冷却龄期不同，但冷却水温、冷却时间等重要参数相同的情况下得出混凝土不同龄期在二期冷却过程中对温度徐变应力的影响规律。其结论对设计单位制定温控措施及灌浆方案具有参考价值；为施工单位根据当时的特定需要，进行二期冷却提供了依据。

关键词：仿真分析龄期二期冷却

1.概述

某水电站以发电为主，兼有防洪、灌溉、拦沙、航运等综合利用效益。

水库流域面积113300km2，水库库容1491.4亿m3，电站装机容量4200MW（6台，单机容量700MW），多年平均发电量188.9亿kw.h，保证出力1854MW。属I等大（1）型工程。枢纽由混凝土双曲拱坝，右岸引水发电系统，泄洪隧洞，水垫塘和二道坝组成。

大坝为抛物线型变厚度双曲拱坝，最大坝高292m，坝顶高程1245m，最大底宽73m，坝顶宽度12m，厚高比0.238，坝顶中心线弧长922.74m，弧高比2.7。大坝共分43个坝段，42条横缝，其中河床坝段4个，岸坡坝段39个。大坝采用边浇筑，边冷却，边封拱灌浆，

边蓄水的施工方式。

混凝土坝的体积庞大，施工中常用纵横接缝把坝体分成许多柱状块体，并以水平施工缝将柱状块分成许多浇筑层。分缝分块有两个目的:一方面是为了便于施工，将庞大的坝体逐块逐层地进行浇筑；另一方面是为了防止裂缝，用事先设计好的备用键槽和灌浆止水设备的人工缝去代替杂乱的自发的裂缝[1]。混凝土拱坝横缝的灌浆一方面受季节的限制,另一方面受缝面张开度的影响。因此模拟混凝土施工过程确定二期冷却开始的混凝土的最佳龄期是有必要的。

2．计算方法

本工程是反馈分析，为了研究混凝土龄期在二期冷却过程中对温度徐变应力的影响更符合实际要求，我们在进行温控仿真分析建模时按施工中跳仓的实际顺序进行模拟，形成20节点的有限元模型。

2.1计算模型

本文以某拱坝典型坝段950m～985m范围内浇筑的混凝土为研究对象[3]，整坝段剖分单元

-2-

17248个，节点80998个。考虑当冷却区内（35m范围）混凝土的最短龄期为30天、60天和

90天这三种情况时坝体强约束区内温度徐变应力场的变化。

2.2混凝土热、力学性能参数采用

为了能使研究成果较好的切合工程实际，我们对委托方和参建方提供的大量必威体育精装版实验资料及分析成果进行了甄别选用，并就其中若干项重要的混凝土性能参数进行了敏感性分析[1]。现将混凝土部分热力学性能参数列于下图表中。

表2.2.1拟合的混凝土绝热温升（单位：℃)

材料

龄期

回归方程

1d

2d

3d

5d

7d

14d

21d

28d

90d

C40

6.41

9.66

13.15

17.84

20.62

25.00

26.76

27.72

29.92

T=31.0.e?3.2/t+14.0.e?t0.5

C35

5.28

8.55

12.41

17.29

19.95

23.85

25.31

26.07

27.73

T=28.5.e?2.5/t+8.0.e?t1.6

温度(

温度(℃)

30

25

20

15

10

5

0

C40C35

020406080

100120

140

160

180200

龄期(d)

图2.2.1

混凝土绝热温升曲线

表2.2.2四级配大坝混凝土配合比参数

标号

命名

水胶比

粉煤灰掺量

(%)

胶材用量（kg/m3)

水泥用量（kg/m3)

粉煤灰用量（kg/m3)

C18045

45

0.42

30

219

153.3

65.7

C18040

40

0.46

30

200

140

60

C18030

30

0.5

30

184

128.8

55.2

-3-

C35弹性模量

弹模(Pa

弹模(Pa)

300000

250000

200000

150000

100000

50000

0

修正后

修正后修正前

0