碾压混凝土溢流坝温度应力计算分析
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摘要
碾压混凝土坝将混凝土坝结构和材料与土石坝施工方法两者的优越性结合起来，在水利工程中得到愈来愈多的运用。本论文用三维有限元浮动网格法对碾压混凝土坝溢流坝段施工期和运行期温度场和温度应力进行了仿真计算，研究了广西右江百色水利枢纽碾压混凝土坝溢流坝段施工期及运行期温度场和温度应力场分布规律。根据施工过程和边界条件，对溢流坝段中间上游面增设3m深短缝和不设短缝两个方案进行了温度和应力计算，并绘制出稳定温度场等值线图及施工期、运行期非稳定温度场等值线图，典型点温度和应力历时曲线图，逐月最高、最低温度和最大拉应力及相应位置等成果。计算成果分析表明：在坝段中间上游面设3m深短缝后，坝段上游面温度应力、综合应力σx减小，而σy、σz变化不大。该成果为设计和施工选择合理的方案提供了科学依据。
That both the structure and material of gravity dams and construction means of earth dams are used in roller compacted concrete dams make them increasingly used in water work. This paper mainly calculates the temperature field and thermal stress during construction and operation of RCC, what' s more , studies the distribution regulation of temperature field and temperature stress field of Baise roller compacted concrete (RCC) overflow dam in Guanxi province using three-dimension finite element floating mesh method. According to differences of construction process, boundary condition, temperature and stress of two schemes extending 3m deep short seam on upstream face in the middle of RCC overflow section and no short seam are calculated, what' s more, in this paper the equivalent line drawing of stable temperature field and unstable temperature field during construction and operation period and the duration curve drawing of typical points' s temperature and stress are plotted, and the results of peak and minimum on temperature in every month and maximum on tensile stress are attained. Analysis of caculation results demonstrates that σx of temperature stress and ensembled stress on upstream face of dam section will reduce after 3m deep short seam is extended on upstream face in the middle of dam section, however σy and σz don't vary. This result offers Science reference for the selection of desination and construction scheme.
That both the structure and material of gravity dams and construction means of earth dams are used in roller compacted concrete dams make them increasingly used in water work. This paper mainly calculates the temperature field and thermal stress during construction and operation of RCC, what' s more , studies the distribution regulation of temperature field and temperature stress field of Baise roller compacted concrete (RCC) overflow dam in Guanxi province using three-dimension finite element floating mesh method. According to differences of construction process, boundary condition, temperature and stress of two schemes extending 3m deep short seam on upstream face in the middle of RCC overflow section and no short seam are calculated, what' s more, in this paper the equivalent line drawing of stable temperature field and unstable temperature field during construction and operation period and the duration curve drawing of typical points' s temperature and stress are plotted, and the results of peak and minimum on temperature in every month and maximum on tensile stress are attained. Analysis of caculation results demonstrates that σx of temperature stress and ensembled stress on upstream face of dam section will reduce after 3m deep short seam is extended on upstream face in the middle of dam section, however σy and σz don't vary. This result offers Science reference for the selection of desination and construction scheme.
引文
[1] 朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制．中国电力出版社，1999．3
[2] 李九红，何劲，简政，陈尧隆．水电站表孔闸墩施工期温度应力仿真分析．水利学报，2002年第9期
[3] 陈尧隆，李守义等．高碾压混凝土重力坝温度应力和防渗措施研究．“九五”科技攻关报告，1999．11
[4]李丽．碾压混凝土筑坝技术在世界的发展．中国水利2000年第10期
[5] 唐国进，凌玉标．江垭碾压混凝土大坝主要施工技术和特点．中国水利2000年第5期
[6] 陈宗梁．日本的碾压混凝土坝技术．水力发电学报，1994年第1期
[7] 高政国，黄达海，赵国藩．沙牌碾压混凝土拱坝温度场仿真分析．大连理工大学学报，2001年第1期
[8] 张光斗，王光纶．水工建筑物(上、下册)．水利电力出版社，2000．5
[9] 混凝土筑坝技术．混凝土坝技术，1994．4
[10]朱伯芳．混凝土结构徐变应力分析的隐式解法．水利学报，1983年第5期
[11] Tatro, Stephen B. and Schreder Emest K., Thermal Considerations for Roller Compacted Concrete, ACI Journal, march-April 1988
[12] Kevin Z. Truman, David J. Petruska Creep. Shrinkage and Thermal Effects on Mass Concrete Structure. Journal of the engineering mechanics division No. 6 1991
[13] J L Hinks A F Copley and Dr M R H Dunstand Thermal Modeling For RCC Dams International Symposium on Roller Compacted Concrete Dams, November 6～9 1991 Beijing China
[14] 张子明，V．K．Garge．碾压混凝土坝的温度应力．河海大学学报，1995年第3期
[15] 李广远，赵代深等．碾压混凝土温度场和应力场全过程的仿真计算和研究．水利学报，1991年第10期
[16] 孙菊芳，荣王伍．有限元及其应用，北京航空航天大学出版社，1990年7月
[17] 李荣湘，马杰．大体积混凝土温度场计算的边界元法．水利学报，1991年第8期
[18] 黄国兴，惠荣炎等．大体积混凝土的应力松弛．水利学报，1989年第1期
[19] 康清梁．钢筋混凝土有限元分析．中国水利水电出版社，1996年10月
[20]朱伯芳．不稳定温度场数值分析的分区异步长解法．水利学报，1995年第8期
[21]朱伯芳，王同生等．破开算子法计算混凝土温度和温度徐变应力．水利学报，1989年第6期
[22]张光斗．碾压混凝土筑坝新技术．水力发电学报，1993年第1期
[23]林长山．铜街子水电站碾压混凝土坝的温度控制．水力发电，1992年第11期
[24]潘家铮．水工建筑物的温度控制．水利电力出版社，1990年11月
[25]朱伯芳．基础温度变形及其对上部结构温度应力的影响．水利学报，1986年第3期
[26]王国秉，孙计平．水工混凝土结构温度场与温度徐变应力的三维有限元分析．水力发电．1988年第7月
[27]任强，黄顺强．铜街子水电站厂房混凝土温度控制及浇筑分层分块设计．水电站设计，1991年第7期
[28]朱伯芳．有限单元法原理与应用(第二版)．中国水利水电出版社，1998年10月
[29]中南勘测设计研究院．高碾压混凝土重力坝的特点及其应力计算方法研究．1998年1月
[30]方大凤．碾压混凝土现状、发展及设计中的主要问题．混凝土筑坝技术，1994年4月
[31]水电部成都勘测设计院．碾压混凝土筑坝技术综合评述，1987年4月
[32]能源部、水泥部水电科技情报研究所．碾压混凝土筑坝，1989年12月
[33]水利水电科学研究院结构材料研究所．大体积混凝土．水利水电出版社，1990年7月
[34]魏朝坤．大体积碾压混凝土．水利水电出版社，1990年4月
[35]肯尼斯D．汉森 威廉G．莱因哈特．碾压混凝土坝，1992年9月
[36]电力工业部中南勘测设计研究院．龙滩碾压混凝土重力坝结构设计与施工方法研究专题总报告，1995年10月
[37]包日新．潘家口混凝土坝温度控制设计和裂缝处理．混凝土坝技术，1981年1月
[38]涂传林，焦常忻．拓溪大坝裂缝问题．混凝土坝技术，1988年1月
[39]曹泽生，陈重喜，杨延毅．紧水滩拱坝水平裂缝成因分析．混凝土坝技术，1988年1月
[40]陈聿纶．黄河龙羊峡、青铜峡工程混凝土温控和裂缝．混凝土坝技术，1988年2月
[41]叶元骞．丹江口和葛洲坝工程温度控制与裂缝问题．混凝土坝技术，1988年2月
[42]曹泽生．白山拱坝混凝土温度控制和体积变形．混凝土坝技术，1988年2月
[43]廖家煌．万安水利枢纽混凝土温控设计和裂缝情况．混凝土坝技术，1988年2月
[44]王宏硕．对RCCD分缝和裂缝问题的探讨．武汉水利电力大学学报，1993
年4月
[45] 杜庆华等．边界积分方程方法——边界元法．高等教育出版社，1989年10月
[46] 陈里红等．碾压混凝土坝温度控制设计方法．河海科技进展，1993年12月
[47] 张子明等．龙滩碾压混凝土重力坝温度应力与温度控制研究．河海大学工程力学研究所，1998年4月
[48] 王宏硕，翁情达．水工建筑物．水利电力出版社，1991．5
[49] Abifadel, Nassin and Johnson, Daninel, Evobition of Temperatures in Roller Compacted Concrete Dams: Case, study--stage coach dam, Dam Engineering, Vol. 3,Issue 3,1992,PP223—238
[50] Zhu Bofang. Computation of Thermal Stresses in Massive Concrete with Consideration of Creep Effect. Fifteenth Intemational Congress on Large Dams, Lausanne, Suisse, Q57.R.31,24-28,1985:529—546
[51] F.Hollingworth,D.J. Hooper, and J.J.Geringer Roller compacted concrete arched dams,Water Power & Construction, November 1989
[52] R.Song G.Dhatt and B.Ben cheikh, thermo—mechanical finite element model of casting system intemational joumal for numerical methods in engineering Vol. 30
[53] Frank M. White,Heat Transfer 1984 Addison—wasly Publishing company, inc.
[54] Stephen B.Tatro and Emest K.Schrade Thermal Consideration for Roller--Compacted Concrete Journal of America concrete institute 1982.2
[55] 丁宝瑛等．混凝土拉压徐变不相等时的结构应力分析．水利学报，1987年10月
[56] 陈尧隆、何劲．用三维有限元浮动网格法进行碾压混凝土重力坝施工期温度场和温度应力防真分析．水利学报，1998年增刊
[57] 陈尧隆，王长江，李守义．Simulation analysis of thermal stress of RCC dams using 3-D finite element relocating mesh method[J]． ADVANCES IN ENGINEERING SOFTWARE，2001，32(9)：677～68 (SCI,EI)
[58] 李守义，张晓飞，陈尧隆．碾压混凝土坝上游面设短缝对温度应力的影响[J]．水利水电技术，2003(7)：39～40
[59] 李守义，冯海波，陈尧隆．浇筑温度对碾压混凝土重力坝温度应力的影响[J]．中国农村水利水电，2003(8)：58～60
[60] 冯海波，李守义，陈尧隆．百色重力坝夏季停工方案温度应力仿真分析[J]．红水河，2003，22(1)：20～23
[2] 李九红，何劲，简政，陈尧隆．水电站表孔闸墩施工期温度应力仿真分析．水利学报，2002年第9期
[3] 陈尧隆，李守义等．高碾压混凝土重力坝温度应力和防渗措施研究．“九五”科技攻关报告，1999．11
[4]李丽．碾压混凝土筑坝技术在世界的发展．中国水利2000年第10期
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[6] 陈宗梁．日本的碾压混凝土坝技术．水力发电学报，1994年第1期
[7] 高政国，黄达海，赵国藩．沙牌碾压混凝土拱坝温度场仿真分析．大连理工大学学报，2001年第1期
[8] 张光斗，王光纶．水工建筑物(上、下册)．水利电力出版社，2000．5
[9] 混凝土筑坝技术．混凝土坝技术，1994．4
[10]朱伯芳．混凝土结构徐变应力分析的隐式解法．水利学报，1983年第5期
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[14] 张子明，V．K．Garge．碾压混凝土坝的温度应力．河海大学学报，1995年第3期
[15] 李广远，赵代深等．碾压混凝土温度场和应力场全过程的仿真计算和研究．水利学报，1991年第10期
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[39]曹泽生，陈重喜，杨延毅．紧水滩拱坝水平裂缝成因分析．混凝土坝技术，1988年1月
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[41]叶元骞．丹江口和葛洲坝工程温度控制与裂缝问题．混凝土坝技术，1988年2月
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[44]王宏硕．对RCCD分缝和裂缝问题的探讨．武汉水利电力大学学报，1993
年4月
[45] 杜庆华等．边界积分方程方法——边界元法．高等教育出版社，1989年10月
[46] 陈里红等．碾压混凝土坝温度控制设计方法．河海科技进展，1993年12月
[47] 张子明等．龙滩碾压混凝土重力坝温度应力与温度控制研究．河海大学工程力学研究所，1998年4月
[48] 王宏硕，翁情达．水工建筑物．水利电力出版社，1991．5
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[50] Zhu Bofang. Computation of Thermal Stresses in Massive Concrete with Consideration of Creep Effect. Fifteenth Intemational Congress on Large Dams, Lausanne, Suisse, Q57.R.31,24-28,1985:529—546
[51] F.Hollingworth,D.J. Hooper, and J.J.Geringer Roller compacted concrete arched dams,Water Power & Construction, November 1989
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[56] 陈尧隆、何劲．用三维有限元浮动网格法进行碾压混凝土重力坝施工期温度场和温度应力防真分析．水利学报，1998年增刊
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