碾压混凝拱坝水管冷却效果敏感性分析

摘要

对大体积混凝土局部埋设冷却水管是工程实践中经常采用的温控措施之一。根据降温阶段的目的，碾压混凝土拱坝水管冷却期一般可分为三期，即一期冷却、二期冷却和三期冷却。一期冷却在混凝土刚浇筑完甚至浇筑时开始进行，以削减水化热温升。二期冷却是在入冬前对高温区混凝土进行冷却，以减小内外温差。三期冷却是在接缝灌浆前进行，主要目的是为了将坝体内部温度降低到坝体稳定温度。
　　碾压混凝土拱坝因其施工速度快、建设周期短、施工方法简便、整体性好、超载能力强、安全度高、坝体断面小、可分层填筑碾压和可采用大规模机械化施工的特点，在坝工建设中被广泛应用。但由于拱坝体型单薄，对外界气温和水温的变化比较敏感，坝内温度变化比较大，因此温控措施对拱坝是必不可少的。
　　本论文结合碾压混凝土拱坝的特点，编制了碾压混凝土拱坝温控仿真计算可视化程序。并依据某碾压混凝土拱坝的实际观测资料，对计算程序进行了验证。测点实测温度值和计算值吻合较好，表明编制的仿真计算程序是可靠的。另外，本文对大体积碾压混凝土冷却水管参数进行了敏感性分析，分别就冷却水管的间距、冷却水流量、冷却水温度、通水持续时间和通水起始时间5个影响因素进行了敏感性分析，得出水管间距、通水持续时间及通水起始时间对水管冷却效果影响较大，冷却水温度影响次之，通水流量影响最不显著。其中水管间距在整个冷却过程中影响都比较明显，而通水起始时间对冷却效果的影响主要体现在冷却前期，通水持续时间和冷却水温度的影响则主要体现在冷却中后期。
　　最后，对某一碾压混凝土拱坝的施工期和运行期的温度场和应力场进行了全过程的模拟仿真，仿真结果表明采取通水冷却措施能够有效的降低坝体的温度与应力，也可有效的解决碾压混凝土拱坝接缝灌浆的问题。
　　本论文的研究成果，可以方便、快速、准确地计算碾压混凝土拱坝施工期和运行期的温度场和应力场，为碾压混凝土拱坝的温控措施选定提供科学依据和重要参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 碾压混凝土坝筑坝技术

1．2 碾压混凝土拱坝的发展近况

1．3 碾压混凝土坝水管冷却研究意义

1．4 碾压混凝土坝水管冷却研究现状

1．5 本文主要研究内容

2 碾压混凝土温度场和应力场计算原理

2．1 热传导基本理论

2．2 碾压混凝土温度场计算原理

2．2．1 稳定温度场计算原理

2．2．2 非稳定温度场计算原理

2．3 碾压混凝土应力场计算原理

2．4 水管冷却计算基本理论

2．4．1 水管冷却的基本方程

2．4．2 水管冷却的等效算法

3 碾压混凝土拱坝温控仿真计算程序编制及程序验证

3．1 程序的编制

3．2．1 程序的总体结构

3．2．2 程序的前处理系统

3．2．3 程序的核心系统

3．2．4 程序的后处理系统

3．2．5 程序的帮助系统

3．2 程序验证

4 碾压混凝土冷却水管参数敏感性分析

4．1 工程算例概况

4．1．1 计算模型

4．1．2 基本资料

4．2 通水冷却的敏感性分析

4．2．1 计算方案

4．2．2 成果分析

4．3 冷却水管参数敏感性分析

4．3．1 冷却水管间距敏感性分析

4．3．2 冷却水流量敏感性分析

4．3．3 冷却水温度敏感性分析

4．3．4 通冷却水持续时间敏感性分析

4．3．5 通冷却水起始时间敏感性分析

4．4 本章小结

5 某工程碾压混凝土拱坝通水冷却仿真计算分析

5．1 工程概况

5．2 基本资料

5．3 计算模型及坐标’

5．4 计算方案

5．5 应力控制标准

5．6 温度场仿真计算结果及其分析

5．6．1 准稳定温度场仿真计算结果及其分析

5．6．2 非稳定温度场仿真计算结果及其分析

5．7 应力场仿真计算成果及分析

5．8 本章小结

6 结论和展望

6．1 结论

6．2 存在的问题和展望

致谢

参考文献

附录