GIS设备基础裂缝控制技术研究.pdf

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1、商文念等：GIS设备基础裂缝控制技术研究DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．08．037GIS设备基础裂缝控制技术研究商文念，魏珍中，刘建秋，刘勇(山东电力工程咨询院有限公司，济南250000)【摘要】变电站GIS设备基础开裂问题十分常见，由于内外温差和收缩产生的温度和收缩应力引起的开裂是裂缝产生的主要原因，混凝土温度收缩开裂问题十分复杂，涉及到多方面因素。为了防止裂缝的发生，本文首先基于ANSYS二次开发了GIS设备基础温控程序，较全面考虑了影响混凝土裂缝发生、发展过程的关键因素，实现对变电站GIS设备基础温度场和应力场精确分析；提出了GIS基础混凝土的开裂风险系

2、数，并在二次开发后处理程序中加入开裂风险系数计算模块，通过开裂风险系数的计算实现对基础易开裂部位定量加强；最后通过实际工程的应用，验证了裂缝控制技术的优化效果。【关键词】GIS设备基础；有限元分析；混凝土裂缝【中图分类号】TU753．8【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)08—0099—03GIS设备广泛应用于户外变电站，变电站GIS设程的边界条件和计算方法相同，程序计算过程中只需备基础属于大体积混凝土，它的表面系数比较小，水要把实际龄期变为等效龄期。泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。由外荷载在分析过程中，由于材料的参数不断变化，需采引起裂缝的可能性较小，但由于内

3、外温差和收缩产生用迭代求解，迭代每个时间步温度场实现的计算过程的温度和收缩应力引起的开裂是裂缝产生的主要原具体步骤可以参见文献[4]。因，这些裂缝的产生严重影响设备基础的承载力及观已有部分学者基于APDL着手解决混凝土早期徐感质量，甚至会给设备正常运行带来不同程度的风变的求解’。，但求解采用的金属蠕变模型与混凝土险，要从根本上控制GIS基础的温度收缩裂缝，必须从的徐变模型差别较大，本文基于UPFs开发了适合混根本上分析其温度场和应力场，针对薄弱部位采取相凝土早期徐变应力计算的ANSYS模块，开发基于应的温控措施，控制温度内外差值和裂缝的开展。USERMAT3D．F子程序结合SOLID185

4、单元进行，徐变1GIS设备基础温控仿真程序介绍度模型采用二次幂函数与指数函数乘积形式(只取两ANSYS软件为用户提供了一个开放的开发环境。项)，实现了对}昆凝土徐变本构模型的模拟。ANSYS允许用户根据自己的实际情况对软件进行扩为在ANSYS中实现混凝土早期应力仿真，首先定充，利用ANSYS软件基本功能，进行重新整合来实现义混凝土弹性模量为随等效龄期变化的函数，在AN-用户具体需求，避免了很大一部分不必要的编程过SYS二次开发程序USERMAT3D．F子程序中加入弹性程。为了研究GIS设备基础内部温度场和应力场的情模量随龄期变化的函数，徐变应力计算采用弹性徐变况，本文基于ANSYS软件开发

5、了考虑混凝土热学性能隐式非线性迭代求解，具体计算方法见文献[3]。时时变化的程序，并开放相应徐变和收缩的计算模(2)开裂危险性评价。为了研究不同阶段混凝块，对GIS设备基础的温度场和应力场进行系统分析，土裂缝开裂的风险，本文对程序后处理阶段使用AP．深入研究其温度场应力场变化规律。DL语言对前述计算结果进行后续处理，通过比较各个(1)分析理论。根据热平衡原理和水化度的概节点的约束应变及相应极限拉应变比值来确定开裂念，可建立基于等效龄期的热传导支配方程：风险。GIS设备基础各部位混凝土由于温度及水化程度等不同，不同龄期各点约束应变及相应极限拉应变pc(t0)：。小p(to)均不同。考虑不利工

6、况组合，后处理程序对GIS设备(1)基础施工期和运行期的应变进行分析，得出相应的应式中，t为等效龄期，其他参数为基于等效龄期的变包络图，包络应变除以混凝土在长期荷载和徐变作热学参数，等效龄期计算公式采用基于Arrhenius函数用下的极限应变即可以得到相应的开裂风险系数，开的等效龄期函数。’裂危险性评价可按式(2)进行。由于混凝土比热、导热系数等热学参数随水化度=(2)的发展而改变，在式(1)热传导方程和边界条件中，同样需要考虑这种变化，形式上与文献[3]的热传导方式中，K为开裂危险性系数；O~r(，Y，z，t)为验算