设诱导缝的碾压混凝土拱坝温度场及应力场仿真研究

摘要

在大体积混凝土结构中，温度和温度应力对混凝土的安全可靠有重大的影响。尤其是对碾压混凝土来说，温度应力更为突如。由于拱坝材料在施工时的不均匀性，很难判断出哪个断面首先开裂，所以采用诱导缝这种结构缝来控制温度应力及其他原因引起的开裂。而采取合适的诱导缝模拟方法，可以相对真实的表现拱坝在工作时的应力状态，从而可以为大坝安全做出预警。
　　本文主要研究设有诱导缝的碾压混凝土拱坝温度应力仿真，并对诱导缝单元进行研究和诱导缝的程序编制。对诱导缝单元进行模拟：灌浆前采用接触面单元，灌浆后采用接缝实体单元。对应工程的诱导缝程序编制为：到第一次灌浆前诱导缝采用接触面单元，在诱导缝第一次灌浆结束时刻薄层实体单元被激活，已经灌浆的诱导缝相邻坝段被连结在一起共同受力。在诱导缝第二次灌浆结束时刻接缝单元被激活，已经灌浆的诱导缝相邻坝段被连结在一起共同受力。在第二次灌浆结束后整条诱导缝已经灌浆结束，所以整条诱导缝采用实体单元进行模拟。将选择的这种诱导缝及编制的稳序带入工程案例中进行计算分析。通过对比工程案例，采取通水冷却与不采取通水冷，在高温季节施工与不施工，接触面一接缝实体单元这种复合单元可以敏感的进行热交换，都可以准确的表现其中的差异。对应的温度应力也可以看出这种复合单元的合理性，3种方案，在高温季节浇筑的坝体内部最大温度逐步降低，所对应的温度应力也应该降低，而模拟结果也是如此，并得出在高温季节施工的不可行性，更加体现出这种复合单元的合理性。通过方案的对比也证明了作者编制程序的合理性和可靠性。

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1 绪论

1.1碾压混凝土坝发展现状

1.2碾压混凝土拱坝的发展趋势

1.3碾压混凝土坝温度场和温度应力场的研究方法

1.4碾压混凝土拱坝诱导缝研究现状

1.5 论文研究的主要内容

2 温度场、温度应力场计算原理

2.1温度场计算原理

2.2温度应力计算基本原理

3诱导缝的模拟及程序开发

3.1 诱导缝的工作原理

3.2缝的单元模拟现状

3.3无厚度接触面单元

3.4有厚度薄层实体接缝单元

3.5 接触面—接触实体复合单元模式

3.6程序编制

4 工程算例分析

4.1 工程概况

4.2 基本资料

4.3计算模型及坐标系

4.4计算方案

4.5应力控制指标

4.6稳定温度场计算成果分析

4.7非稳定温度场计算成果

4.8 应力场计算成果分析

4.9 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录