龙岩白沙水电站碾压混凝土坝温控防裂研究与应用.pdf

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资源描述
2012年第2期
龙岩白沙水电站碾压混凝土坝温控防裂研究与应用
郑智芬
(福建省水利水电勘测设计研究院,福建福州350001)
摘要;该文针对白沙水电站碾压混凝土重力坝坝体分缝间距、不同部位和时段的浇筑温度、高
温间歌期和过水影响及次高温期浇筑安排等,以多方案组合分析的方法,采用有限元法数値仿
真计算坝体温度场及温度应力,用理论分析成果指导坝工温控防裂设计。从工程几年运行的情
况来看,实际效果良好,对类似工程有良好的借鉴和指导意义。
关键词:碾压混凝土坝;温控措施;仿真计算
中图分类号:TV642.2文献标识码:B文章编号:1002-3011(2012)02-0017-05
筑进度安排如下:碾压混凝土计划于2005年3月
10日开碾,一枯碾压混凝土需延至7月上旬次高温
白沙水电站位于福建省龙岩市白沙镇上游2km时段。由于碾压混凝土需在次高温时段施工,坝体
处,为万安溪于流梯级开发的第二级,工程规模为温控防裂研究显得尤为重要,这是防止坝体裂缝造
大(2)型。碾压混凝土重力坝按2级建筑物设计,成渗漏等安全问题的关键技术,可为坝工结构设计
最大坝高74.90m,坝顶高程268.90m,右岸坝段和施工方案选择提供依据。
长77.50m,左岸坝段长54.30m,溢流坝段长
1坝体温控阬裂基本条件
40.00m。碾压混凝土方量19.5万m3,占大坝混凝
土总方量(22.7万m3)的85.9%。
1.1坝址气象、水气温资料
大坝原浇筑进度安排如下:坝体基础填塘混凝
工程地处亚热带海洋性季风气候区,温和湿润,
土于2004年10月底开浇,12月中旬碾压混凝土开四季分明。多年平均气温19.7℃,实测极端最高气
碾,2005年5月上旬坝体达到高程214.4m(一枯温39.1℃,极端最低气温-5.6℃。多年平均降雨
度汛目标高程),6~8月高温次高温时段停碾,长量1777mm,汛期4-9月占全年雨量的73%。坝
间歇度汛,9月底开碾。受各种因素影响,实际浇址气温及水温见表1。
表1坝址气温水温统计
月份




十二平均
水温/℃13.414.517.321.023.925.927.427.025.522.518.414.620.6
气温/℃10.712.115.419.823.125.527.326.825.121.516.612.219.7
1.2混凝土材料性质及分区
续升程为3m。坝体碾压混凝士浇筑调整后进度详
坝体上游采用二级配富胶凝碾压混凝土作为防见图1。
渗体,厚4~2m。中部及下游采用三级配碾压混凝
土。坝基垫层采用常态混凝土,最小厚度为1m。2
硏究方法和主要成果
溢流面采用常态混凝土,厚5~2m。混凝土材料参
通过数值仿真模拟大坝混凝土分层浇筑过程、
数见表2。
施工期度汛过程、环境气候变化、人工降温措施以
1.3大坝浇筑进度计划
及混凝土材料热学和力学性质随时间变化等因素,
碾压层来用每层30cm通仓薄层连续铺碾,连本文以溢流段为代表计算分析大坝温度场以及温度
收稿日期:2012-05-16
应力场。
2012年第2期
表2混凝土热力学性能及力学参数
碾压混凝上
常态混凝土
项目
上游防渗体
坝体中部及下游
坝基垫层
溢流面
Cs(180dW6、F50)C.s(180dW2、FS0)
Cs(90dW6、F5O)C20(28dW6、FS0)
线膨胀系数/(x10-/℃)
9.6
9,4
8.
8.2
导热系数/(J/m?h?℃)
6460
64
导温系数/(x10-3m2/h)
3.039
3.039
3.190
3.190
比热(J/kg?℃)
958.8
883.4
表面放热系数β
弹模/(×10°MPa
E(0)=28001-e-0306)B(0)=2600-6036)E(0)=28901-e-
E(り)=30801-e-01y
泊松比
0.17
0.17
绝热温升/℃
T(い)=190(1-e-2)T()=1421-e_2505)YO)=21.21-e-0065)T(=260(1-e-的es)
极限拉伸值/(x10-
0.85
0.88
90d自生体积变形/(x10-°
20.1
15.0
30左岸挡水坝段
40.00溢流坝段家
郎7.50家右岸格
22.00
21.0
仲1060525-060715
08.13-06.,0.11
仲缩缝
2如处
中缩缝
06.05.08-06.05.21
y24740_0416
06.0215s06404.07
238
仲缩缝
仲绵鲢
仲缝
205Q
05.11,2906.(2.07
21700
461
吹」-「梦典西
5-49
05031054o
图1坝体碾压混凝士浇进度安排
2.1计算工况及计算方案
利用变分原理,对上式采用空间域离散,时间
根据温控防裂研究内容,将计算工况组合为4域差分,引人初始条件和边界条件后,非稳定温度
仿真计算方案,详见表3。
场的方程如下
2.2计算原理
H]+[C]){TH
2.2.1非稳定温度场有限元计算
计算域内任何一点不稳定温度场T(x,y,
=(P。+P,)
H
CI) Th
t)须满足热传导方程:
T。={T(v2)
0
式中:T为温度,℃
0
0为混凝土绝热温升,℃
P}1={P(+△)
a为导温系数,m2/h;
℃为龄期,d。
[CJ=3,/
18
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