遼寧葠窩水庫溢流壩段閘墩裂縫力學(xué)成因分析.pdf

1、大體積混凝土結(jié)構(gòu)以其獨(dú)特的承載性能優(yōu)勢(shì)在水利、建筑、交通等大型土木工程中應(yīng)用較廣泛,其主要特點(diǎn)就是體積大,承壓能力強(qiáng)。然而混凝土材料抗拉和導(dǎo)熱性能差,在施工期水化熱作用以及運(yùn)行期周期變化的環(huán)境溫度荷載作用下,結(jié)構(gòu)內(nèi)外將產(chǎn)生較大溫差和溫度應(yīng)力,再加之外荷載的共同作用,極易導(dǎo)致混凝土開裂。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)混凝土斷裂及大體積混凝土溫度應(yīng)力進(jìn)行了大量研究,得出了許多有關(guān)大體積混凝土開裂的定性半定量解答,然而針對(duì)混凝土大壩閘墩等特殊區(qū)域的開裂研究尚

2、不多見。由于閘墩裂縫產(chǎn)生和擴(kuò)展的復(fù)雜性與多樣性,目前一些常規(guī)的計(jì)算方法仍然很難較好地模擬與預(yù)測(cè)這類裂縫發(fā)生、發(fā)展過程。傳統(tǒng)有限元方法無法表達(dá)宏觀裂縫,只能夠進(jìn)行基于應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土開裂近似模擬與分析。擴(kuò)展有限元法作為一種有效模擬裂縫位移不連續(xù)問題最有效的數(shù)值計(jì)算方法,允許裂縫可以出現(xiàn)在單元內(nèi)部。為此,本文運(yùn)用傳統(tǒng)有限元法和擴(kuò)展有限元法相結(jié)合手段,模擬分析了葠窩水庫溢流壩段閘墩在施工期和運(yùn)行期的應(yīng)力分布特點(diǎn)和裂縫開展,通過與實(shí)際溢流壩段

3、閘墩裂縫狀態(tài)對(duì)比,分析得出了閘墩裂縫的力學(xué)成因。主要結(jié)論如下:
　　(1)本文結(jié)合施工工藝、施工方法、環(huán)境條件和混凝土性能等因素,對(duì)閘墩施工期溫度和溫度應(yīng)力進(jìn)行了模擬分析,認(rèn)為不采取內(nèi)部降溫措施是導(dǎo)致混凝土澆筑完初期閘墩內(nèi)外溫差較大,表層應(yīng)力超限和開裂的主要原因,而較高的混凝土入倉溫度和溢流堰對(duì)閘墩的約束作用是導(dǎo)致閘墩在施工后期處于全截面受拉狀態(tài)和開裂的主要原因,也是閘墩運(yùn)行期開裂的導(dǎo)火索。
　　(2)在閘墩運(yùn)行期,本文精細(xì)

4、模擬了年度周期變化的庫水溫度和季節(jié)性氣溫,計(jì)算得出了閘墩年度周期溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力場(chǎng),分析了壩體在自重、庫水壓力和年度氣溫三種荷載不同組合工況下的閘墩應(yīng)力特點(diǎn),通過比較分析,認(rèn)為季節(jié)性溫度荷載,尤其是低溫荷載是導(dǎo)致閘墩開裂的主要原因。應(yīng)用擴(kuò)展有限元算法模擬分析了閘墩宏觀裂縫的產(chǎn)狀、開裂規(guī)律和分布特點(diǎn),結(jié)果與實(shí)際工程裂縫形態(tài)吻合良好,印證了季節(jié)性低溫荷載是閘墩開裂的主要原因的結(jié)論。
　　上述研究明確指出了閘墩在施工期和運(yùn)行期開裂的力學(xué)