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大体积混凝土结构具有体积大,结构形式复杂等特点。伴随大体积混凝土结构在现代工程建设中的广泛应用,大体积混凝土裂缝所引发的工程隐患也接踵而至。从20世纪30年代开始,水利工程师已重视如何防止混凝土坝裂缝的问题,并做了大量的工作,也取得了不少成就,但到目前为止,国内外的混凝土坝几乎都出现了一些裂缝,虽然裂缝数量和危害程度有所不同,但“无坝不裂”是事实。大体积混凝土表面保温是防止混凝土表面出现裂缝的重要措施。在严格控制基础温差的同时,加强混凝土的表面保护,除了对施工早期水平层面和侧面进行表面保护外,对坝体的上下游表面,采取长期保温措施,那么就可能防止混凝土坝出现裂缝。因此,研究大体积混凝土表面永久保温是十分必要的。本研究主要内容如下:
⑴通过文献资料的调研分析,掌握了大体积混凝土温度场的基本理论,确定所需温度场的初始条件和边界条件以及边界条件的近似处理;大体积混凝土温度的变化过程;大体积混凝土温度应力的基本情况;外界温度变化引起的温度应力及大体积混凝土表面保温的计算原理。
⑵介绍了仿真计算的基本资料及仿真计算方案,绘制了仿真计算的流程图。通过ANSYS软件对运行期混凝土坝体的温度场,温度应力场进行仿真计算,对计算结果进行分析,绘制了温度场和温度应力场历时曲线以及计算周期内最高温度和最低温度时刻对应的沿坝面(自坝底至坝项)变化的温度应力曲线。
⑶分别计算了运行期间混凝土坝表面覆盖1cm、2cm、3cm和5cm保温板后坝体的温度场及温度应力场,并对计算结果进行分析,绘制了保温后坝体温度场和温度应力场历时曲线以及计算周期内最高温度和最低温度时刻对应的沿坝面(自坝底至坝顶)变化的温度应力曲线。在已知的保温层厚度计算公式的基础上,推导了保温层厚度的估算公式。
⑷阐述了大体积混凝土温度控制的目的和温度控制的主要内容;论述了永久保温对混凝土坝防裂的影响;简单提出了改善混凝土坝防裂的措施。