老化混凝土坝防渗加固施工温度应力仿真分析

摘要

本文的工作是以我国东北某老化混凝土重力坝为研究对象,针对该实际工程的老化现象以及进行坝体再生施工时可能出现的坝体安全性问题进行分析.分析过程将以大型有限元通用软件ANSYS为平台,应用其自带的APDL语言,编写大型施工仿真程序,着重对该大坝典型坝段坝体施工过程进行仿真模拟,并对施工期的温度场、温度应力进行三维有限单元仿真计算.在温度场和温度应力的计算中,将考虑混凝土热学、力学参数随龄期变化,坝体的不同材料分区,坝体不同的分层开挖、浇筑施工的工期和间歇期,以及不同的切槽开挖、浇筑尺寸等对温度场和温度应力的影响.计算成果将给出温度场、温度应力随时间变化的规律以及诸多温控因素对坝体施工温度场和温度应力场的影响程度.依托这种开创性的老化混凝土坝的再生技术方案,本文的研究成果不仅可以为该实际工程的施工提供理论依据,为坝体内施工安全性作好预测,为施工技术方案可行性论证提供参考,也为解决其它的混凝土坝老化问题提供广阔的应用空间.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明

1绪论

1.1论文研究背景

1.2混凝土坝改建、扩建及加固施工的主要问题与措施

1.3大体积混凝土施工中的温度应力

1.4大体积混凝土施工期温度应力仿真分析现状

1.4.1计算规模与计算速度问题

1.4.2数学、力学模型问题

1.4.3计算参数真实描述问题

1.5本论文研究的指导思想和主要工作

2温度应力计算基本理论与温控方法

2.1热传导理论简述

2.1.1热传导方程

2.1.2求解热传导方程的初始条件和边界条件

2.2计算温度场的有限单元方法

2.2.1变分原理在温度场求解中的应用

2.2.2不稳定温度场的有限元求解

2.3计算徐变温度应力的有限单元方法

2.3.1用有限元法计算温度应力的通用公式

2.3.2混凝土的徐变分析原理

2.4水工混凝土施工中的温控方法

2.4.1结构方面的温控措施

2.4.2材料方面的温控措施

2.4.3施工方面的温控措施

2.4.4综合管理方面的措施

2.5小结

3东北某老坝运行现状分析及解决方案研究

3.1运行现状分析及解决方案

3.1.1存在问题

3.1.2解决方案

3.2大坝坝体防渗墙加固施工方案介绍

3.2.1防渗墙加固的基本设想

3.2.2坝体混凝土置换形成防渗墙施工过程

3.2.3坝体混凝土置换方案的主要安全问题

4基本物理参数处理

4.1气象资料

4.2各坝段上、下游水位关系

4.3大坝与基岩的材料参数

4.4坝前淤沙高程

4.5波浪资料

4.6地震作用

4.7溢流坝段预应力锚索布置情况

4.8小结

5大坝施工仿真计算方法与有限元模型

5.1大坝防渗加固施工仿真中的ANSYS应用

5.1.1 ANSYS软件介绍及在工程施工仿真中的应用

5.1.2 ANSYS在大坝仿真前处理中的应用

5.1.3 ANSYS在大坝仿真求解和后处理中的应用

5.2仿真计算方法及相关理论

5.2.1施工过程仿真计算

5.2.2稳定温度场的瞬态分析理论

5.2.3混凝土温度应力仿真计算中的徐变

5.3有限元计算模型

5.4计算工况、荷载组合选取与施工进度

5.4.1计算工况及荷载组合

5.4.2施工进度安排

5.5小结

6防渗加固施工中的温度场与温度应力有限元仿真分析

6.1加固施工前(C1情况)有限元计算成果与分析

6.1.1工况C1-Ⅰ计算结果与分析

6.1.2工况C1-Ⅱ计算结果与分析

6.1.3工况C1-Ⅲ计算结果与分析

6.1.4小结

6.2加固施工过程中(C2情况)温度场及温度应力仿真成果分析

6.2.1工况C2-Ⅰ-1温度场计算结果与分析

6.2.2工况C2-Ⅰ-1温度应力计算结果与分析

6.2.3小结

6.3新浇筑混凝土的多因素敏感性仿真分析

6.3.1浇筑间歇期对温度场的影响

6.3.2浇筑宽度对温度场的影响

6.3.3浇筑高度对温度场的影响

6.3.4水泥水化热对温度场的影响

6.3.5浇筑温度对温度场的影响

6.3.6小结

7总结与展望

7.1本文工作总结

7.2工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢

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