快速浇筑情况下随机因素对混凝土坝开裂影响分析.pdf
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1、水 力 发 电 第 3 9 卷第 7 期 2 0 1 3年7月 懊 逮 藐 筑 情 况 下 随 讥 因 素 对 混 凝 土 坝 开 裂 景 乏 晌 分 析 王海波 ,王仁坤 ,宋 猛 ( 中国水 电顾 问集 团成都勘测设计研 究院 ,四川 成都 6 1 0 0 7 2 ) 摘 要 :混凝土坝厚浇筑层 、短间歇期 、均匀连续快速施 工方法 的应用对加快混凝土坝建设进度 、施工节资意义重 大 ,但 采用 快速施工方法 引起 的混凝土坝仓面裂缝问题值 得重视。以某在建混凝土重力坝为例 ,分析与探讨 了低温 浇筑及长间歇、气温骤 降等随机 因素下 ,快速浇筑混凝土坝仓面的应力 特性 和裂缝机理 ,对早
2、龄期混凝 土坝仓 面开 裂风险进行 了深入分析研究 ,提 出以温度的空 间梯度和时间梯度作为混凝土开裂风险的判别指标更为合理。 关键词 :混凝土坝 ;快速浇筑 ;随机因素 ;开裂 I n fl u e n c e An y s i s o f Ra n d o m F a c t o r s o n Co n c r e t e Da m Cr a c k i n g u n d e r Ra p i d Co n s t r u c t i o n WANG Ha i b o , W ANG Re n k u n , S O NG Me n g ( H y d r o C h i n a C
3、 h e n g d u E n g i n e e ri n g C o r p o r a t i o n , C h e n g d u 6 1 0 0 7 2 , S i c h u a n , C h i n a ) Ab s t r a c t T h e r a p i d c o n s t r u c t i o n me t h o d o f t h i c k- l a y e r p o u r i n g a n d s h o r t e r i n t e r v a l c a n s i g n i fi c a n t l y s p e d u p c
4、o n c r e t e d a m c o n s t ruc t i o n a n d s a v e c o n s t ruc t i o n c o s t s , b u t t h e p r o b l e ms o f c o n c r e t e s u r f a c e c r a c k i n g c a u s e d b y t h i s me t h o d s h o u l d b e p a i d e n o u g h a t t e n t i o n T a k i n g a c o n c r e t e g r a v i t y
5、d a m u n d e r c o n s t ruc t i o n a s c a s e s t u d y ,t h e s t r e s s c h a r a c t e r i s t i c a n d c r a c k i n g me c h a n i s m o f c o n c r e t e s u r f a c e a n d t h e c r a c k i n g r i s k a t e a r l y a g e u n d e r t h e c o n d i t i o n s o f c o n c r e t e p o u ri
6、 n g w i t h a l o w t e mp e r a t u r e a n d l o n g i n t e r v a l a r e a n a l y z e d Th i s s t u d y s h o w t h a t t a k i n g s p a t i a l a n d t i me g r a d i e n t s o f t e mp e r a t u r e a s d i s c ri mi n a t i o n i n d e x o f c o n c r e t e c r a c k i n g r i s k i s mo
7、r e r e a s o n a b l e Ke y W o r d s : c o n c r e t e d a m; r a p i d c o n c r e t e p o u rin g ; r a n d o m f a c t o r ; c r a c k i n g 中图分类号 : T V 3 1 5 文献标识码 : A 文章编号 : 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 3 ) 0 7 0 0 3 0 0 3 0 引言 在 水 电工 程 建 设 中 ,随 着 施 工 技 术 水 平 的 提 高 、 混 凝 土 浇 筑 能 力 的 提 升 , 混 凝 土 坝
8、建 设 速 度 越 来 越 快 ,在 提 前 蓄水 发 电尽 快 发挥 经 济社 会 效 益 的迫 切 要 求下 ,突破传 统 3 0 1T I 层厚 常态 混凝 土浇 筑 技术 , 加 大 混凝 土 浇 筑 层 厚( 浇 筑 层 厚度 由 3 0 m 增 加 至 4 5 m 或 6 0 I n,甚 至更 厚 )、短 间歇 期( 浇 筑 层 间 歇 期 缩 短至 7 d以内 )的快 速 浇筑 方 法 是 混凝 土浇 筑 研究 的新方 向 1 - 3 。然 而 ,在 实 际工程 中 ,限制大 坝 快 速 上 升 的 因 素 有 很 多 ,混 凝 土 坝 快 速 浇 筑 方 法 不可 避 免会 受
9、 到骨 料 供应 不 足 、混 凝 土浇 筑 手段 的 限制 和施 工 组 织等 影 响 而 出现层 面长 间歇 。实 践表 明 层 面 长 间 歇 对 混 凝 土 防 裂 较 为 不 利 。 如 若 层 面 长 间歇 期 间再 遭 遇寒 潮 冷击 等 恶 劣天 气 ,则 不 利影 响 会加 剧 。基 于 此 ,本 文研 究 并 分析 了快速 浇 筑 情 况 下 一 些 随 机 出 现 的 因 素 , 如 低 温 浇 筑 及 层 间 长 问 歇 、气 温 骤 降 与 昼 夜 温 差 大 等 对 混 凝 土 坝 防 裂 的 不 利 影 响 ,尝 试 提 出 混 凝 土 早 龄 期 开 裂 J x
10、 L 险 的 判 别 指 标 。 1 混凝土早龄期开裂风险 混 凝 土 早 龄 期 时 的 开 裂 风 险 _4 _ I 一 般 采 用 下 式 来 描 述 叼 式 中 ,卵 为 开 裂 风 险 因 子 ;o - ( t ) 为t 时 刻 混 凝 土 受 到 的 收稿 日期 :2 0 1 2 0 9 0 3 基金项 目:国家 自然科学基金资助项 目( 5 0 7 7 9 0 1 0 ) 作者简介 :王海波 ( 1 9 8 4 一 ) ,男,湖北郧县人 ,博士 ,主要从事 水工混凝土温控防裂研究 第 3 9卷第 7 期 王海波, 等: 快速浇筑情况下随机因素对混凝土坝开裂影响分析 拉应 力 ;
11、Z( t ) 为 时刻混 凝 土 的抗拉 强 度 ; 为 临 界开 裂 风 险 ( ) 和厂 = ( ) 两 个 函数 综 合 考 虑 了混 凝 土 抗 拉 强 度 、弹性 模 量 、极 限 拉伸 、徐 变 变形 、 白生 体积 变 形 及温 度 变 形 ,全 面 地反 映 了各 因 素对 混 凝 土抗 裂 性 能 的综 合 影 响 ,因此 开裂 风 险 因子 叼是一 个 全 面 的综合 评 价 指标 ,可 量化 评 价 混 凝 土抗 裂 性 能 。在 国 内 大 坝 温 控 计 算 中 ,钾也 被 结 构 设 计 人 员 用 于 评 价 结 构 开 裂 风 险 。 混 凝 土 材 料 力 学
12、 性 能 和 材 料 模 型 具 有 一 定 的 波 动 性 一 般 认 为 其 作 为 混 凝 土 抗 裂 性 的评 判 标 准 如 下 :叼 1 ,混 凝 土 已 经 开 裂 ;叼= 1 , 临 界 状 态 ; 0 7r l , 开 裂 可 能 性 较 大 ;叼 0 7,不 大 可 能 开 裂 2 低温浇筑及层间长间歇 引 入 混 凝 土 开 裂 风 险 因 子 来 评 价 仓 面 混 凝 土 早 龄 期 的 开 裂 风 险 。 以 图 1所 示 某 混 凝 土 坝 段 为 分 析 研究 对 象 考 察 的浇 筑层 混 凝 土 浇筑 时 间 为 大坝 混 凝 土 浇 筑 的 第 7 2 d
13、, 浇 筑 层 厚 3 0 I n。 对 比 两 种 工 况 :工 况 1 。 浇 筑 温 度 为 2 8 ,层 间 间 歇 7 d后 上 层 覆 盖 新 混 凝 土 新 混 凝 土 的 浇 筑 温 度 同 为 2 8 。 工 况 2 。 浇 筑 温 度 为 2 8 o C, 长 间 歇 2 0 d后 再 浇 筑 上 层 新 混 凝 土 ,新 混 凝 土 的 浇 筑 温 度 为1 8 。 混凝 土 主要 热学 和力 学参 数见 表 1 。 图 1 混凝土坝体计 算模型 表 1 混凝土主要热学和 物理 力学参数 目 糯 导热系数导温系 比热 弹性模线涨 密度 绝热 “ : Mk J 数 a c
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- 快速 浇筑 情况 随机 因素 混凝土 开裂 影响 分析
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