水利樞紐溫度應(yīng)力仿真分析

1、水利樞紐溫度應(yīng)力仿真分析 結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)的溫度歷時(shí)曲線見圖。由圖可知，對(duì)于、等結(jié)構(gòu)內(nèi)部點(diǎn)溫度一般在澆筑后的達(dá)到最大值，相對(duì)于表面點(diǎn)，溫度變化明顯滯后，且年變幅較小。由于結(jié)構(gòu)孔洞較多，因此整個(gè)結(jié)構(gòu)在澆筑完畢后的第年夏天邊界溫度呈現(xiàn)出周期性變化的特征。結(jié)構(gòu)在施工期的最高溫度除邊界附近外大部分在以上，較高溫度區(qū)域位于結(jié)構(gòu)后半部分中上部以及結(jié)構(gòu)頂部，最高溫度達(dá)。預(yù)留槽部位由于澆筑溫度低，且在低溫季節(jié)澆筑，因此溫度較低，最高溫度約為；后澆帶部位混凝土體積相對(duì)較大，最高溫度達(dá)到。結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力主體混凝土（除后澆帶及預(yù)留槽部位外）澆筑完畢后個(gè)月，結(jié)構(gòu)較大、應(yīng)力基本位于下游流道表面附近，最大應(yīng)力達(dá)到，最大應(yīng)力達(dá)到。

2、產(chǎn)生拉應(yīng)力的原因是邊界溫度降低使表面附近混凝土收縮。結(jié)構(gòu)全部澆筑完畢后個(gè)月，結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力基本位于底板內(nèi)部，在上、下游方向各有一個(gè)應(yīng)力較大區(qū)，最大值分別為、，主要原因是此前底板內(nèi)部混凝土一直處于降溫階段，使得內(nèi)部產(chǎn)生順流向拉應(yīng)力。從結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力看，除結(jié)構(gòu)邊角位置應(yīng)力較大外，在上游和下游的兩個(gè)區(qū)域順?biāo)飨驊?yīng)力較大，分別為、，在中間后澆帶部位應(yīng)力較小，基本上為壓應(yīng)力。而不設(shè)后澆帶時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部上、下游方向均有較大的拉應(yīng)力，最大值均超過，且出現(xiàn)大拉應(yīng)力的范圍較大。由此可見，設(shè)置后澆帶使得結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力及大拉應(yīng)力區(qū)范圍都有所減小。需要注意的是，在后澆帶部位產(chǎn)生較大的豎向拉應(yīng)力，最大應(yīng)力達(dá)到，原因是后澆

3、帶部位澆筑時(shí)，兩側(cè)混凝土已經(jīng)澆筑個(gè)月以上，彈模較高，對(duì)新澆混凝土在豎直方向的收縮產(chǎn)生了較大約束作用，從而在豎直方向產(chǎn)生了較大拉應(yīng)力。 后澆帶不同澆筑時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響設(shè)置后澆帶后，結(jié)構(gòu)順?biāo)飨虻膽?yīng)力有所減小，但在后澆帶部位有較大的豎向拉應(yīng)力。為考慮不同時(shí)間澆筑后澆帶對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響，對(duì)月中旬、月中旬、月中旬、月中旬個(gè)時(shí)間開始澆筑后澆帶部位進(jìn)行了計(jì)算分析，各澆筑時(shí)間相對(duì)于元月中旬澆筑時(shí)的應(yīng)力差值見表，其中、點(diǎn)分別位于后澆帶上游主體混凝土內(nèi)部、后澆帶內(nèi)部及后澆帶下游主體混凝土內(nèi)部。表各澆筑時(shí)間相對(duì)于月中旬澆筑的應(yīng)力差值澆筑時(shí)間順?biāo)飨驊?yīng)力點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)豎向應(yīng)力月中旬月中旬月中旬注：正值表示增加，負(fù)值表

4、示減小。由表可知，提前澆筑后澆帶時(shí)主體混凝土與后澆帶混凝土溫差較小，豎向拉應(yīng)力有所減小，但會(huì)增大后澆帶部位以及上、下游主體混凝土中順?biāo)飨蚶瓚?yīng)力。由于結(jié)構(gòu)內(nèi)孔洞較多，保溫效果較差，對(duì)后澆帶部位的主體混凝土表面進(jìn)行保護(hù)并不能減小主體混凝土與后澆帶混凝土的溫差，達(dá)到減小該處豎向拉應(yīng)力的目的，因此應(yīng)考慮采用其他工程措施，如后澆帶中進(jìn)行初期通水冷卻，或者選用低熱水泥，降低混凝土絕熱溫升，削減最高溫度峰值，降低降溫幅度，從而減小后澆帶部位豎向拉應(yīng)力。氣溫驟降對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響氣溫驟降前后，上游底板下方范圍內(nèi)特征點(diǎn)的溫度及應(yīng)力見圖。由圖可知：的氣溫驟降使得底板混凝土的表面溫度降低了，在底板表面以下處的溫度變

5、化僅約；底板表面應(yīng)力從升高到，增加；底板表面以內(nèi)約處，由氣溫驟降引起的拉應(yīng)力增大量為；表面以下，表面混凝土受拉，在內(nèi)部產(chǎn)生了一定的壓應(yīng)力，壓應(yīng)力值約為?？梢哉J(rèn)為，氣溫驟降使廠房流道底板距表面范圍的溫度應(yīng)力急劇增大，可能使混凝土表面開裂，因此如有氣溫驟降發(fā)生，應(yīng)做好必要的保溫工作。 （）設(shè)置后澆帶后，結(jié)構(gòu)順流向最大應(yīng)力及大拉應(yīng)力區(qū)范圍有所減小，這為高溫季節(jié)澆筑混凝土提供了一種新的思路。但由于后澆帶澆筑后的降溫收縮受到已澆筑的上下游結(jié)構(gòu)的約束，施工后期在后澆帶內(nèi)產(chǎn)生了較大的豎向拉應(yīng)力，必須采取通水冷卻、選用低熱水泥等措施削減溫度峰值，減小降溫幅度，從而減小應(yīng)力。（）氣溫驟降使混凝土表面的溫度應(yīng)力急劇增大，可能使底板混凝土表面開裂，因此如有氣溫驟降發(fā)生，應(yīng)做好必要的保溫