碾压混凝土重力坝的温度应力与温度控制

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1、碾压混凝土重力坝的温度应力与温度控制［摘要］:本文系统地研究了碾压混凝土重力坝的温度应力与温度控制问题，发现在基础温差、上下层温差、内外温差、劈头裂缝及底孔超冷等各方面，碾压混凝土重力坝与柱状浇筑常态混凝土重力坝都有重大差别。本文还研究了碾压混凝土重力坝中基础常态混凝土垫层的温度应力问题。［关键词］:温度应力控制碾压混凝土坝一nfs当碾压混凝土开始用于筑坝时，由于水泥用量比常规混凝土大为减少，人们曾经一度认为碾压混凝土坝不存在温度控制问题。示来经过研究，发现碾压混凝土筑坝，仍然存在着温度应力和温度控制问题山。由于人量掺用粉煤灰，碾压混凝土屮的水化热发展推迟，而坝体上升速度较快，所以

2、碾压混凝土坝施工过程中通过浇筑层面散失的热量较少。另外，气温年变化和寒潮也是引起裂缝的重要原因，它们对碾压混凝土和常态混凝土的影响是和同的，实际上在碾压混凝土坝中也出现了裂缝，因此，目前人家都已认识到，碾压混凝土坝同样存在着温度应力和温度控制问题，但到目前为止，研究工作尚不够深入，不够系统，不少作者仍沿用过去研究柱状浇筑常态混凝士重力坝温度应力的观点和方法来研究碾压混凝土重力坝的温度应力和温度控制问题，实际上碾压混凝上重力坝的温度M力有它自身的特点，必须充分考虑这些特点，才能得到正确的结论。二碾压混凝土的材料特性碾压混凝土的弹性模最E和线膨胀系数ot与常态混凝十•相近。碾压混凝土的

3、绝热温升0低于常态混凝土，但其极限拉伸也略低于常态混凝土。在徐变度C(t,T)中令t-00得到最终徐变度C(T),混凝土的徐变系数为

4、480.39常态大坝混凝土(五坝平均值)1.3601.080.77三基础温差引起的温度应力过去人们认为通仓浇筑重力坝因浇筑仓面大，rh相同基础温差引起的应力大于柱状浇筑重力坝，但我们发现，考虑施工过程的影响示，情况并非如此。对于柱状浇筑的常态混凝土重力坝，在接缝灌浆前必须进行人工冷却，使混凝土温度降至坝体稳定温度，此时浇筑块还远未浇筑到坝顶，坝前尚未蓄水，因此在计算基础温差引起的应力时，自重和坝前水压力可以忽略，只需单独考虑基础温差。而对于通仓浇筑的常态混凝土和碾压混凝土重力坝，情况则完全不同：坝内无纵缝,不必进行接缝灌浆前的二期冷却，当坝体内部温度由于自然冷却而降至坝体稳定温度时

5、，坝体早已竣工，因此在计算坝体应力时，必须把基础温降、混凝土自重和坝体水荷载进行叠加，三利

6、荷载叠加所产生的拉应力小于单独山基础温降引起的拉应力。1.ta度荷tt(Ar・-nt)2.••“•“自R3.水荷戟(低水头)4.*度♦自整5.—--国度♦自K♦低水头(135m)6.—•••狙度♦自U•中水ISSm)7.IS度•自高水头(175m)*607ISs2]ItX1:V：2\-3y3-2-、101i80图1温度、自重与水压力共同作用下的坝体应力为了研究自重和水压力对碾压混凝土重力坝丿应力状态的影响，用有限单元法对三峡重力坝碾压混凝土方案(坝高175m)进行了以下7种工况的计算：(

7、1)单独温度荷载一坝体均匀温降AT=-1TC,(2)单独自重作用，(3)单独水荷载(低水头，水位135m),(4)温度+自重，(5)温度+自重+低水头(135m),(6)温度+自重+中水头(155m),(7)温度十自重十高水头(175m),计算结果见图1。山图1可见：(a)在基础约束范围内，自重和水荷载引起的水平应力为压应力，可以抵消一部分山温降引起的拉应力，对木坝来说，最大拉应力减小了0.5MPa,(b)在坝体温降单独作用下，坝踊和坝趾的铅直应力巧均为拉应力，最大值为1.4MPa,考虑口重和水压力影响后，均变为压应力(上游面6,=-2.2MPa,下游ffiuy=-0.4MPa)o

8、对该坝进行仿真计算，也得到同样的结果。上述计算给我们一个I•分重要的启示：与人们传统看法相反，山于坝体内部温度降低到稳定温度时,坝体早已竣丄，口重和水压力的影响已经存在，坝体拉应力不是大于而是小于柱状分缝常规混凝土重力坝因基础温差而产生的拉应力。m上下层温差引起的温度应力上下层温差主要是山于混凝土浇筑温度的季节性变化和较长时间的停浇所引起。对于柱状浇筑块，当浇筑块长度不超过25m时，一般情况下，温度应力不大，不起控制作用；対于碾压混凝土重力坝，由于通仓浇筑，坝块长度人