碾壓混凝土重力壩的溫度應(yīng)力與溫度控制

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1、碾壓混凝土重力壩的溫度應(yīng)力與溫度控制［摘要］:本文系統(tǒng)地研究了碾壓混凝土重力壩的溫度應(yīng)力與溫度控制問題，發(fā)現(xiàn)在基礎(chǔ)溫差、上下層溫差、內(nèi)外溫差、劈頭裂縫及底孔超冷等各方面，碾壓混凝土重力壩與柱狀澆筑常態(tài)混凝土重力壩都有重大差別。本文還研究了碾壓混凝土重力壩中基礎(chǔ)常態(tài)混凝土墊層的溫度應(yīng)力問題。［關(guān)鍵詞］:溫度應(yīng)力控制碾壓混凝土壩一nfs當(dāng)碾壓混凝土開始用于筑壩時(shí)，由于水泥用量比常規(guī)混凝土大為減少，人們曾經(jīng)一度認(rèn)為碾壓混凝土壩不存在溫度控制問題。示來經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)碾壓混凝土筑壩，仍然存在著溫度應(yīng)力和溫度控制問題山。由于人量摻用粉煤灰，碾壓混凝土屮的水化熱發(fā)展推遲，而壩體上升速度較快，所以

2、碾壓混凝土壩施工過程中通過澆筑層面散失的熱量較少。另外，氣溫年變化和寒潮也是引起裂縫的重要原因，它們對碾壓混凝土和常態(tài)混凝土的影響是和同的，實(shí)際上在碾壓混凝土壩中也出現(xiàn)了裂縫，因此，目前人家都已認(rèn)識(shí)到，碾壓混凝土壩同樣存在著溫度應(yīng)力和溫度控制問題，但到目前為止，研究工作尚不夠深入，不夠系統(tǒng)，不少作者仍沿用過去研究柱狀澆筑常態(tài)混凝士重力壩溫度應(yīng)力的觀點(diǎn)和方法來研究碾壓混凝土重力壩的溫度應(yīng)力和溫度控制問題，實(shí)際上碾壓混凝上重力壩的溫度M力有它自身的特點(diǎn)，必須充分考慮這些特點(diǎn)，才能得到正確的結(jié)論。二碾壓混凝土的材料特性碾壓混凝土的彈性模最E和線膨脹系數(shù)ot與常態(tài)混凝十?相近。碾壓混凝土的

3、絕熱溫升0低于常態(tài)混凝土，但其極限拉伸也略低于常態(tài)混凝土。在徐變度C(t,T)中令t-00得到最終徐變度C(T),混凝土的徐變系數(shù)為

4、480.39常態(tài)大壩混凝土(五壩平均值)1.3601.080.77三基礎(chǔ)溫差引起的溫度應(yīng)力過去人們認(rèn)為通倉澆筑重力壩因澆筑倉面大，rh相同基礎(chǔ)溫差引起的應(yīng)力大于柱狀澆筑重力壩，但我們發(fā)現(xiàn)，考慮施工過程的影響示，情況并非如此。對于柱狀澆筑的常態(tài)混凝土重力壩，在接縫灌漿前必須進(jìn)行人工冷卻，使混凝土溫度降至壩體穩(wěn)定溫度，此時(shí)澆筑塊還遠(yuǎn)未澆筑到壩頂，壩前尚未蓄水，因此在計(jì)算基礎(chǔ)溫差引起的應(yīng)力時(shí)，自重和壩前水壓力可以忽略，只需單獨(dú)考慮基礎(chǔ)溫差。而對于通倉澆筑的常態(tài)混凝土和碾壓混凝土重力壩，情況則完全不同：壩內(nèi)無縱縫,不必進(jìn)行接縫灌漿前的二期冷卻，當(dāng)壩體內(nèi)部溫度由于自然冷卻而降至壩體穩(wěn)定溫度時(shí)

5、，壩體早已竣工，因此在計(jì)算壩體應(yīng)力時(shí)，必須把基礎(chǔ)溫降、混凝土自重和壩體水荷載進(jìn)行疊加，三利

6、荷載疊加所產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于單獨(dú)山基礎(chǔ)溫降引起的拉應(yīng)力。1.ta度荷tt(Ar?-nt)2.??“?“自R3.水荷戟(低水頭)4.*度?自整5.—--國度?自K?低水頭(135m)6.—???狙度?自U?中水ISSm)7.IS度?自高水頭(175m)*607ISs2]ItX1:V：2\-3y3-2-、101i80圖1溫度、自重與水壓力共同作用下的壩體應(yīng)力為了研究自重和水壓力對碾壓混凝土重力壩丿應(yīng)力狀態(tài)的影響，用有限單元法對三峽重力壩碾壓混凝土方案(壩高175m)進(jìn)行了以下7種工況的計(jì)算：(

7、1)單獨(dú)溫度荷載一壩體均勻溫降A(chǔ)T=-1TC,(2)單獨(dú)自重作用，(3)單獨(dú)水荷載(低水頭，水位135m),(4)溫度+自重，(5)溫度+自重+低水頭(135m),(6)溫度+自重+中水頭(155m),(7)溫度十自重十高水頭(175m),計(jì)算結(jié)果見圖1。山圖1可見：(a)在基礎(chǔ)約束范圍內(nèi)，自重和水荷載引起的水平應(yīng)力為壓應(yīng)力，可以抵消一部分山溫降引起的拉應(yīng)力，對木壩來說，最大拉應(yīng)力減小了0.5MPa,(b)在壩體溫降單獨(dú)作用下，壩踴和壩趾的鉛直應(yīng)力巧均為拉應(yīng)力，最大值為1.4MPa,考慮口重和水壓力影響后，均變?yōu)閴簯?yīng)力(上游面6,=-2.2MPa,下游ffiuy=-0.4MPa)o

8、對該壩進(jìn)行仿真計(jì)算，也得到同樣的結(jié)果。上述計(jì)算給我們一個(gè)I?分重要的啟示：與人們傳統(tǒng)看法相反，山于壩體內(nèi)部溫度降低到穩(wěn)定溫度時(shí),壩體早已竣丄，口重和水壓力的影響已經(jīng)存在，壩體拉應(yīng)力不是大于而是小于柱狀分縫常規(guī)混凝土重力壩因基礎(chǔ)溫差而產(chǎn)生的拉應(yīng)力。m上下層溫差引起的溫度應(yīng)力上下層溫差主要是山于混凝土澆筑溫度的季節(jié)性變化和較長時(shí)間的停澆所引起。對于柱狀澆筑塊，當(dāng)澆筑塊長度不超過25m時(shí)，一般情況下，溫度應(yīng)力不大，不起控制作用；対于碾壓混凝土重力壩，由于通倉澆筑，壩塊長度人