龙滩水电站高碾压混凝土重力坝施工过程仿真分析
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摘要
龙滩水电站是目前世界上最高的碾压混凝土重力坝，同时，碾压混凝土重力坝是近30年来才发展起来的一种新坝型。因此，对龙滩工程的建设，需要做很多的技术研究和方法探索，为工程建设提供参考。本文在这里主要通过仿真方法来模拟龙滩水电站右岸挡水坝段的施工过程，包括施工过程温度场分析和施工过程温度应力分析，分析中同时考虑水泥水化热、碾压混凝土弹性模量、碾压混凝土徐变和气温变化等主要因素，并且在模拟中完全按照施工中分层浇筑的实际，在计算中原样模拟，计算中的时间安排与施工方案也完全一致。通过研究施工过程中的坝体不稳定温度场和不稳定温度徐变应力场，从而探讨高碾压混凝土在通仓浇筑、连续上升时的温度场和应力场的特点和分布规律，为温控措施提供理论和数据参考。同时还在模拟分析中，探索一种良好的施工仿真方法，为工程技术人员能在施工中随时了解结构的温度变化和应力变化创造条件。
The high RCC gravity dam of Longtan Hydroelectric Station is the highest gravity dam in the world, but the RCC darn only has 30 years history. So it needs more research and studying on this RCC dam for the Longtan project. In this paper, we try to use ANSYS model the process of the construction of the high RCC gravity dam at the right bank of Longtan project. The calculation including the concrete thermal analyses and the thermal-creep-stress, and it will take account into the cement's hydrate heat, the Elastic module, the creep and the variety of air temperature. The analyses fully conform to the fact of the construction and the time schedule. According to the analyses of the varying temperature field and stress field of the dam, we can discuss the law of the temperature and the thermal creep stress in the RCC gravity dam when it was constructed by layer-ascending method and then give some data and theories to the temperature control as the reference. At the same time, we try to find the easy and convenient method to model the process of RCC gravity dam construction, which can give the engineers the facility to control the temperature and the stress of the dam during the process of construction.
The high RCC gravity dam of Longtan Hydroelectric Station is the highest gravity dam in the world, but the RCC darn only has 30 years history. So it needs more research and studying on this RCC dam for the Longtan project. In this paper, we try to use ANSYS model the process of the construction of the high RCC gravity dam at the right bank of Longtan project. The calculation including the concrete thermal analyses and the thermal-creep-stress, and it will take account into the cement's hydrate heat, the Elastic module, the creep and the variety of air temperature. The analyses fully conform to the fact of the construction and the time schedule. According to the analyses of the varying temperature field and stress field of the dam, we can discuss the law of the temperature and the thermal creep stress in the RCC gravity dam when it was constructed by layer-ascending method and then give some data and theories to the temperature control as the reference. At the same time, we try to find the easy and convenient method to model the process of RCC gravity dam construction, which can give the engineers the facility to control the temperature and the stress of the dam during the process of construction.
引文
[1] 孙恭尧、朱伯芳、林鸿镁等，高碾压混凝土重力坝设计方法的研究，长沙：国家电力公司中南勘测设计研究院，2000，1
[2] 潘家铮，水工建筑物的温度控制，北京：水利电力出版社，1990，1
[3] 朱伯芳，大体积混凝土温度应力与温度控制，北京：中国电力出版社，1999，1
[4] 涂传林、孙君森、周建平等，龙滩碾压混凝土重力坝结构设计与施工方法研究专题报告，长沙：国家电力公司中南勘测设计研究院，1995，1
[5] 冯树荣、潘罗生，世界上最高的碾压混凝土坝——龙滩工程，水利学报，2000，9(国际大坝会议专题)：1
[6] 惠荣炎、黄国兴、易冰若，混凝土的徐变，北京：中国铁道出版社，1988，1
[7] 傅作新，工程徐变力学，北京：水利电力出版社，1985，1
[8] 周履、陈永春，收缩 徐变，北京；中国铁道出版社，1994，1
[9] J.T. BOYLE and J. SPENCE, Stress Analysis for Creep, London, 1983, 1
[10] Allan J Crichton、Ikhlef Benzennati and Tony J Qiu, KINTA RCC DAM-AER OVER-SIMPLIFIEI)-STRUCTURAL ANALYSES VALID?, Malaysia, 2001
[11] 张涛、黄达海、王清湘，沙牌碾压混凝土拱坝温度徐变应力仿真计算，水利学报，1999．09，1
[12] 张仲卿，碾压混凝土拱坝设计和应力分析研究．水利学报，1992(7)
[13] 张仲卿，韩晓凤，高碾压混凝土拱坝承载能力研究，2000年2月
[14] 韩晓凤、张仲卿、张伟，岩滩水电站坝内埋管的温度应力研究，广西大学，2002．3
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[17] 沈崇刚，中国碾压混凝土坝技术的进展与运行经验，Rcc’99碾压混凝土筑坝技术国际会议论文集，1999
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[19] 李亮，三峡工程左导墙碾压混凝土现场施工技术，水力学报，2001．05，1
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[21] 张仲卿，龙滩碾压混凝土重力坝承载能力研究，广西大学，1995，1
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[24] A J. Fletcher, THERMAL STRESS AND STRAIN GENERATION IN HEAT TREATMENT,London, 1989, 1
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[35] DI E. Neubauer and Prof. H. Peter Degischer, Creep resistance and creep bending resistance of light metal matrix composites for research in airframe structural effiency, european major research infrastructure, 2000
[36] 碾压混凝土拱坝技术研究，100m碾压混凝土拱坝结构设计和新材料研究．电子工业部成都勘测设计研究院，1995．10
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[34] 张国新，刘光廷等，整体碾压混凝土拱坝工艺及温度场仿真计算．清华大学学报，1996(1)
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[40] 朱伯芳，论拱坝的温度荷载，水工结构与固体力学论文集．北京：水利电力出版社，1988
[41] 沈聚敏、王传志、江见鲸，钢筋混凝土有限元与板壳极限分析．北京：清华大学出版社
[42] 何君毅、林祥都，工程结构非线性问题的数值解法．北京：国防工业出版社
[43] 朱伯芳、饶斌等，拱坝应力分析．水利水电技术，1988(9)
[44] 徐秉业、刘信声，应用弹塑性力学．北京：清华大学出版社，1995
[45] 陈祖坪、陈式慧，周边缝拱坝的应力分析．水利学报，1996(1)
[46] 张起森、郑键龙，弹性层状体系考虑层间接触非线性的有限单元分析法．土木工程学报，1989(8)
[47] 张汝清、詹先义，非线性有限元分析，重庆：重庆大学出版社，1990
[48] 杨家修，普定碾压混凝土拱坝防裂结构设计，水力发电，1995(10)
[49] 能源部，水利部碾压混凝土筑坝推广领导小组，碾压混凝土筑坝—设计与施工．北京：电子工业出版社．1990
[50] 黄自瑾、王景海、杨秀兰，碾压式混凝土坝施工法．兰州：西北工业大学出版社，1991
[51] 刘光廷、郝巨涛，碾压混凝土拱坝坝体应力的简化计算方法．清华大学学报，1996(1)
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[53] 蒋济同等，碾压混凝土筑坝若干问题，浙江大学学报，1994(9)
[54] 熊德炎，龚国芝，三峡水电站压力管道温度变化的结构强度和变形研究，压力管道，黄河水利出版社，1998，1
[55] 潘家铮，坝内压力管道的温度应力分析，水力发电，1982．10
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