碾压混凝土坝基础长间歇垫层温度应力影响因素研究

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在碾压混凝土坝施工过程中,有时因为灌浆和导流的需要,基岩上浇筑完基础垫层后长时间停歇,即形成基础垫层长间歇。而在长间歇下的基础垫层由于受到坝基卸荷回弹,基坑开挖坑槽及起伏差,基础强约束等影响,极易出现裂缝,而且有可能逐步发展为基础贯穿裂缝。基于实际情况的需要,研究碾压混凝土坝基础长间歇垫层的温度应力影响因素,对于温控防裂具有重要实用价值。本文对国内外基础长间歇体在工程中所出现的问题进行分析总结,归纳其裂缝的产生原因。阐明了利用ANSYS进行混凝土温度场及徐变应力场的热—结构耦合分析原理,以及如何利用ANSYS模拟碾压混凝土坝基础长间歇体的分层浇筑、边界条件和热学力学参数等。通过单元生死技巧的应用和APDL语言编程设计,分别计算了在不同间歇时间、不同浇筑温度、不同外界气温、不同浇筑块长度等条件下,各影响因素对基础长间歇体温度应力的影响。最后以工程实例为依托,对比分析了通水与不通水冷却、不同的施工进度安排、不同的分缝设置和浇筑温度以及采用不同标号的混凝土等多种方案下基础长间歇垫层温度场和温度应力场的变化规律。计算结果表明:基础垫层顶面应力值相对较大,尤其是在垫层过水度汛的情况下;当用两条横缝把垫层分为26.5m、24 m、24 m三个坝段时和用三条横缝把垫层分为20m、20 m、20 m、14.5m四个坝段时的温度应力计算成果相比,分三条缝的最大温度应力减小了0.17~0.23MPa且应力分布更均匀。将碾压混凝土C18015 W6F50改为C9015 W6F50之后,最大温度应力增大0~0.08MPa,但碾压混凝土C9015 W6F50的抗裂应力比C18015 W6F50的抗裂允许应力高0.10~0.11MPa。合理有序的施工安排、控制浇筑温度、加强混凝土养护和表面保护、保证并改善混凝土抗裂能力、合理的分缝分块等,是控制基础长间歇体温度改善其约束条件和减小温度应力防止裂缝产生的有效措施。
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