仙居抽水蓄能电站蜗壳混凝土施工仿真研究.pdf
《仙居抽水蓄能电站蜗壳混凝土施工仿真研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《仙居抽水蓄能电站蜗壳混凝土施工仿真研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第1 4 卷 第1 期 中国水利水 电科学研究 院学报 V o 1 1 4 N o 1 2 0 1 6 2 ,q J o u r n a l o f C h i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r Re s o u r c e s a n d Hy d r o p o w e r Re s e a r c h F e b r u a r y , 2 0 1 6 文章编号 : 1 6 7 2 3 0 3 1 ( 2 0 1 6 ) O 1 0 0 2 9 0 7 仙居抽水 蓄能 电站蜗壳混凝土施工仿真研究 何少云 ,许其光2 ,王泽华3 ,张 研 ,蒋林华 (
2、1 浙江仙居抽水蓄能有限公司 ,浙江 仙居3 1 7 3 0 0 ; 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3 1 1 6 0 0 ; 3 河海大学 力学与材料学院 ,江苏 南京2 1 0 0 9 8 ) 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
3、真 中图分类号 :T U 5 2 8 文献标识码 :A d o i :1 0 1 3 2 4 4 c n k i j i w h r 2 0 1 6 0 1 0 0 5 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 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 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
4、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 2 0 1 3 年 9 月开始主体工程混凝土浇筑 ,至2 0 1 4 年 6 月已浇筑混凝 土方量约 8 5 万 n l 。电站 1 一4 机组将按次序先后浇筑 ,其蜗壳结构混凝 土浇筑量大 , l 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 G I D有限元分析软件对仙居 电站 1
5、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 的温度 i ,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 F o u r i e r 热传导理论 ,可得到下列三维不稳定热传导方程 : : D + ( 1 ) d d 式 中 ,D为 导 温 系数 ,m h ,D= A l c p,A 为导 热 系 数 ( k
6、J m h o C ) ,c 是 比热 容 ( k J k g o C) ,P为混 凝 土 收稿 日期 :2 0 1 5 0 9 1 3 基金项 目:国家 自然科 学基金项 目( 5 0 8 0 8 0 6 6 ,5 1 2 7 8 1 6 7 0 ) ;国家教育部基金项 目( 2 0 0 9 5 1 2 8 1 2 ) 作者简介 :何 少云( 1 9 7 5 - ) ,男 ,江西崇仁人 ,高级 工程师 ,主要从 事水利水 电工程研究 。E - ma i l :3 1 6 3 8 1 3 5 0 q q t o m 通讯作者 :许其光 ( 1 9 6 3 - ) ,男 ,浙江建德人 ,高级工程
7、师 ,主要从事工程试验与研究。E - ma i l :x p g 8 8 8 9 1 2 6 c o rn 一 2 9 仙居抽水蓄能电站蜗壳混凝土施工仿真研究何少云 许其光 王泽华 张研蒋林华 密度; 为混凝土绝热温升( o C ) 。 2 1 2 定解条件 通过热传导方程 ,可建立物体的温度与空间 、时间的关系 ,但满足热传导方程的 解有无限多个 ,为了确定需要 的温度场 ,还必须知道初始条件和边界条件 。初始条件和边界条件合 称 为定 解条 件 。 初始条件 :当t = 0 时 ,初始瞬时的温度分布为: ( , Y , ,0 ) = T o ( x , Y , z ) = 常数 ( 2 )
8、 式中,T o ( X ,Y , 。 1 为给定的初始温度。 边界条件 :确定需要的温度场所需的边界条件共有 3 种 ,分别为已知温度边界 、绝热边界和热交 换 边界 。 ( 1 ) 第一类边界条件( 已知温度边界) ,已知温度边界上混凝土表面温度 是时间t 的已知函数 ( ,Y , , t ) : T b ( t ) ( 3 ) 式 中 , 为 已知气 温或水 温 ,为 给定 的温度 。 ( 2 ) 第二类边界条件( 绝热边界) ,若混凝土边界为绝热边界 ,与周 围介质无热量交换 ,则有 : = 0 ( 4 ) 式 中 ,n 为边 界 的外法 线方 向 。 ( 3 ) I I I 第三类边界
9、条件( 热交换边界 ) ,第三类边界条件假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表 面 温度 和气 温 之差成 正 比,即 : 一 A = 3 ( T - ) ( 5 ) d n 、 式 中 ,卢 为混凝 土 表面放 热 系数 ,k J ( m 。 h ) ; 为外 界气 温 。 当表面放热系数p 趋于无穷大时 , = ,热交换边界条件转化为已知温度边界条件 ;当表面放热 系数 3 = 0 , = 0 ,热交换边界条件转化为绝热边界条件。 2 2 基 于等效 时 间理论 的热传 导 方程 2 2 1 等效时间的定义 水泥和水 的水化反应是一种放热反应 ,一般情况下 ,只要有水和水泥 ,水 化 反 应
10、 的速 率 就 会 随 着 温 度 的升 高 而 加 快 ,并 且 温 度 对化 学 反 应 速 率 的影 响服 从 A r r h e n i u s 方 程 , 可 表示 为 : :旦 2 ( 6 ) d 式 中, 为绝对温度 ; 为化学反应速率 ;R为气体常数 ( R = 8 3 1 4 4 J k mo l e ) ;E为与化学活动能有关 的常数 。 在 1 9 7 0 年 ,B a z a n t 教授 根 据 A r r h e n i u s 方 程 提 出 了成 熟 函数用 来 计算 相 对 于参 考温 度 的 等效 时 间 t : t =i e)【p jQ (毒 一 料t 0
11、 I r l 式( 7 ) 可用来定量计算养护时间和温度对混凝土的影响,该式的离散形式为: = )-exp IQ (毒 一 式中,Q定义为化学活动能与气体常数之商( Q=E R ) ; 为在时间间隔 内混凝土的平均温度。 应用气体常数R时 , 和 需要采用绝对温度。美 国A S T M规范建议 ,在缺乏试验资料的情况 下 ,计算温度和时间对 1 型混凝土( T y p e 1 ) 强度的影响时,可以采用 Q=5 0 0 0 K。 在研究温度对混凝土强度的影响时 ,T a n k 和 C a r i n o 采用 了如下表达式计算等效时间 : = e x p B ( T ) ( 9 ) 式 中,
12、 为养护温度 ;r r 为参考温度 ;B 为温度敏感系数( ) 。 仙 居抽水 蓄能电站蜗壳混凝 土施 工仿 真研究何 少云许其光王泽华张研蒋林华 式( 9 ) 提供了一个表示等效时间t 的一个更简便 的形式。 2 2 2 等效绝热温升 研究表 明,浇筑温度在混凝土水化热产生初期会对混凝土水化反应速率有较 大的影响 ,但温度对最终绝热温升影响不大 ,主要是影 响化学反应速率 。不管浇筑温度如何 ,最高 绝热温升由混凝土 的给定而确定 。等效时间是综合考虑混凝土 的浇筑温度和时间对绝热温升的影响 而得到表示在某一参考温度情况下产生的绝热温升所需要的时间,在其它不同温度下也能达到。对 于给定 的某
13、种混凝土 ,最高绝热温升0 , 和等效 时间之间存 在着唯一关系 ,与浇筑温度无关 ,因此 , 混凝土的绝热温升可以用等效时间的函数来唯一表示 : 叼 t e) : ( 1 0 ) t :I 卢 d t ( 1 1 ) 唧 lQ 制 2 ) 式 中 ,O e q ( ) 为基 于等 效 时间 的绝 热温 升 ,称为 等效 绝热 温 升 ,;O u 为 混凝 土最 高绝 热温 升 ,; 为相对于参考温度的等效时间 ,d ;m为某一个常数 ,d ,表示达到最高绝热温升二分之一时所需 的 等效 时 间。 2 2 3 基 于等 效 时 间的 热传 导 方 程 如果 假 定混 凝 土 在浇 筑 过程 中
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 仙居 抽水 蓄能 电站 混凝土 施工 仿真 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【fu****ne】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【fu****ne】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。