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台山碾压混凝土重力坝温度场仿真研究.pdf
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1、台山碾压混凝土重力坝温度场仿真研究 徐衍 t 胡 靖 葛 瑶 张晓飞 ( 1中国水利水电第四工程局有限公司 青海 西宁8 1 0 0 0 6 ; 2陕 西省人防建筑研究设计 院 陕西 西安7 1 0 0 6 1 ; 3陕西省水利 电力勘测设计研 究院 陕西 西安7 1 0 0 0 1 ; 4西安理工 大学水利水 电学院 陕西 西安7 1 0 0 4 8 ) 摘要考虑台山核电厂淡水水源工程碾压混凝土重力坝结构设计和布置特点, 模拟大坝混凝土施工过 程, 采用有限单元进行温度场仿真计算研究, 结果表明: 对低温季节浇筑的部位, 采取 自然入仓 浇筑方式, 高温季节浇筑的部位采取控制浇筑温度措施,
2、且对整个区域的混凝土通天然河水冷 却, 最高温度可满足碾压混凝土重力坝设计规范要求。研究成果为该碾压混凝土重力坝的设计 和施工提供 了重要依据。 关键词 碾压混凝土重力坝; 温度场; 三维有限元法; 施工过程 中图分类号 : T U 3 7 文献标识码 : A 1工 程概 况 台山核电厂淡水水 源工程位 于台山市 赤溪镇 曹冲溪上 , 工程靠 南海海边 , 由拦河 坝、 输水隧洞及进场道路等组成。 拦河坝为 碾压混凝 土重力坝 ,坝址 位于赤溪镇 新松 村旁上游 l k m,距离南海海边直线距离约 3 k m。 碾压砼重力坝坝顶长度 3 2 8 m, 坝顶高 程 5 3 6 m,防浪墙高程 5
3、 4 8 m ,最大坝高 5 4 m, 坝顶宽 7 0 m, 坝体上游面垂直 , 下游 边坡为 1: 0 7 5 。河床部位布置溢流坝段, 共 5 孔 , 每孔净宽 1 0 m, 为开敞式 自由溢流 堰, 堰顶高程为正常蓄水位 4 8 4 m 。溢流坝 段上游面垂直 , 堰面为 WE S曲线 , 堰面曲 线 以下坡 比为 1: 0 7 5 , 采用 阶梯式 溢流面 接消力池联合 消能方式 。 2计算原理与方法 在计算域 R内任一点 , 需满足热传导方程 1 2 2 2 式 中: A 弹性 应变增量 ; n c 徐变应变增量 ; 8 n T 温度应变增量 ; A 8 n 干缩应变增量 ; s 自
4、生体积应变增量。 应力 场有 限元计算方法见文献 。 3计算参数 工程所在地多年月平均最高气温为 2 8 2 C, 最低气 温为 1 5 0 C, 多年平均气 温 为 2 2 5 , 坝址 区多年月平均气温见表 1 。 大坝上 游面采 用二级 配碾压 混凝土 , 大坝内部采用三级配碾压混凝土 ,基 础垫 层采用 三级配常态混凝土 ,混凝 土热 力学 参数见表 2 。 从 2 0 0 9年 1 1 月 2 1日开始浇 筑底 板 1 5 m厚常态混凝 土 ,碾压 混凝 土的开浇时 间为 2 0 0 9年 1 2月 2 0 13,至 2 0 1 0年 6月 2 0日, 坝体浇筑至设计高程 4 5 8
5、 0 m 。大坝 表 1 坝址 区多年月平均气温 单位 : 月份 l 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 2 气温 1 5 0 1 5 7 1 8 8 2 2 6 2 6 0 2 7 5 2 8 -2 2 7 9 2 6 7 2 4 - 3 2 0 _3 1 6 5 2 2 5 t 表 2 大坝混凝土热力学参数 大坝混凝土 导温系数 ( m2 h ) 比热( k J &g o C ) 导热 系数( k J m h o C ) 水化热温升( ) 大坝上游面 O o o 3 1 7 2 0 9 6 2 7 - 3 1 T = 2 3 O O t ( 2 2 9 + 0 大坝
6、内部 O o 0 3 0 6 1 0 9 1 9 6 8 5 T = 1 9 8 3 t ( 2 7 5 + 0 大坝基 础垫层 0 0 0 3 1 7 2 0 9 6 2 7 31 T = 2 3 5 5 t ( 1 1 5 + 0 非稳定温度场 表 3 8 T 0 r + + 盟 0 ,r a a a z 式 中: 导温系数 ; 0 混凝 土的绝热温升 。 混凝 土在 复杂应力状态 下的应变增 量 包括弹性应变 增量 、 徐变应 变增 量 、 温度 应 变增量 、干缩应 变增量和 自生体积变形增 量 , 因此有 n = h e +A t ie +A li T + n n 0 大坝混凝土施工
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