船閘閘首熱-結(jié)構(gòu)耦合及裂縫計算分析.pdf

1、裂縫是水工建筑物最常見的病害之一，大多數(shù)水工混凝土建筑物都有裂縫存在，只是裂縫的數(shù)量及危害的程度有所不同而已。因此在充分認識裂縫對船閘危害的基礎(chǔ)上，研究裂縫形成的原因以及消除裂縫的主要措施，這對減輕船閘混凝土病害，具有十分重要的意義，也是保證船閘正常運用的重要課題。
　　 本文以長洲水利樞紐1＃船閘上閘首為例，采用有限元軟件，對閘首施工期混凝土澆筑進行模擬計算，考慮水化熱、外界氣溫、澆筑層厚度之間的相互影響，對閘首混凝土溫度變化

2、進行分析。并以溫度場的計算成果為前提，采用順序耦合法對閘首結(jié)構(gòu)混凝土的澆筑進行熱—結(jié)構(gòu)耦合計算，分析施工期混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化情況。具體工作及主要結(jié)論如下:
　　 1、通過閱讀大量文獻，掌握了國內(nèi)外關(guān)于大體積混凝土裂縫的分析方法，并闡述了溫度場、結(jié)構(gòu)內(nèi)力及熱—結(jié)構(gòu)耦合的計算原理、方法和過程。
　　 2、以工程實例為依托，建立三維非線性有限元模型，采用有限元法，對閘首結(jié)構(gòu)施工期溫度場進行模擬分析。計算成果表明，于夏季施工且

3、澆筑層較厚的部位，混凝土溫升較高，溫度梯度亦較大;且在結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的位置，如輸水廊道附近混凝土、檢修豎井上部附近混凝土一直存在較大的溫度梯度值。
　　 3、采用解析法和有限元法對閘首結(jié)構(gòu)的不同工況進行計算分析，結(jié)果表明，閘首結(jié)構(gòu)整體受力穩(wěn)定。解析法具有計算簡單便捷等優(yōu)點，而有限元方法在計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力、分析結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化特點等方面更具優(yōu)越性。
　　 4、熱—結(jié)構(gòu)耦合計算表明，閘首結(jié)構(gòu)混凝土在澆筑初期，應(yīng)力較小。當(dāng)混凝土進入降溫

4、收縮階段，由于混凝土結(jié)構(gòu)自身特性的改變，以及內(nèi)外溫差的作用，所受應(yīng)力逐漸增大。混凝土自身變形結(jié)束后，早期澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)受力基本穩(wěn)定。
　　 5、整個澆筑過程中，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)自身材料性質(zhì)及外部約束條件相差不大時，因內(nèi)外溫度差值而產(chǎn)生的“相對”約束應(yīng)力成為決定結(jié)構(gòu)應(yīng)力大小的主要因素。
　　 6、船閘閘首混凝土在澆筑過程中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜位置、約束作用較大位置、混凝土內(nèi)外溫差較大位置，如輸水廊道、檢修豎井及底板與基礎(chǔ)接觸部位，都容