巴家咀水库溢洪道温度应力场分析（杨晓箐 杨应军 张春生 王永新）

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1、巴家咀水库溢洪道温度应力场分析（杨晓箐杨应军张春生王永新）　　#TRS_AUTOADD_1224726866906{MARGIN-TOP:0px;FONT-SIZE:12pt;MARGIN-BOTTOM:0px;LINE-HEIGHT:1.5;FONT-FAMILY:宋体}#TRS_AUTOADD_1224726866906P{MARGIN-TOP:0px;FONT-SIZE:12pt;MARGIN-BOTTOM:0px;LINE-HEIGHT:1.5;FONT-FAMILY:宋体}#TRS_AUTOADD_1224726

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5、gin-top":"0","margin-bottom":"0"}}--**/［摘要］结合位于甘肃省的巴家咀水库除险加固工程，采用有限单元法计算分析了该工程溢洪道的温度场和应力场，考虑了施工浇筑、环境气候变化及混凝土材料热学力学性质随时间变化等因素，并总结了具体特点。 ［关键词］温度场应力场全过程三维仿真分析 1前言 　　我国北方地区年平均温度较低，大坝稳定温度也相对较低，较大的基础温差易引起基础贯穿性裂缝，较大的气温年变化幅度、较大的昼夜温差和频繁的寒潮作用，极易引起混凝土表面裂缝。本文采用有限元法计算了位于寒冷地区的巴

6、家咀水库溢洪道的温度场和应力场，总结了其变化规律，为温控设计提供参考依据。 2数值计算原理 2.1温度场计算数值模型 　　由热传导原理,在混凝土坝浇筑过程中，其三维不稳定温度场T应满足下列微分方程及相应的初始条件和边界条件。控制微分方程见式1。 　　其中，α=λ/cρ为导温系数，λ为混凝土的导热系数，c为混凝土比热，ρ为混凝土密度，θ为混凝土的绝热温升。 初始条件T=T0 第一类边界T=Tb 　　其中，T0为混凝土浇筑温度，Tb为给定边界温度，β为表面放热系数，Ta为外界气温。 2.2应力场计算数值方法 　　由于混凝土

7、浇筑后弹模和徐变度都随时间而变化，可以采用增量法计算。根据虚功原理，不难导出计算混凝土结构在热、力作用下单元在时段n时温度徐变应力矩阵方程， 　　式中，［Kn］e为n时段的单元刚度矩阵，{Δδn}e为n时段的单元结点位移增量向量，{ΔPttcn}e为n时段的瞬态徐变等效荷载，{ΔPcbn}e为n时段的基本徐变增量等效荷载，{ΔPTn}e为n时段的单元温差变形增量等效荷载，{ΔPon}e为n时段的自生体积变形增量等效荷载，{ΔFn}e为n时段的单元结点力增量。求出{Δδn}后，结构应力易于求得。 3计算实例 3.1工程概况

8、 　　巴家嘴水库位于甘肃省庆阳市后宫寨附近，该地区年平均气温8.3℃，最高月平均气温20.9℃，最低月平均气温-5.6℃，属寒冷地区。工程运行40多年来淤积严重，故对其进行除险加固。除险加固措施为加高坝体和设置两孔开敞式溢洪道。溢洪道闸室段长40m，孔口尺寸为13m×9.2m，两岸为钢筋混凝土空箱扶壁式