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拱坝已成为极具竞争力的主流坝型之一。为科学应对特高拱坝建设所带来的巨大挑战,有必要基于拱坝真实工作性态开展拱坝安全评估。廊道出口段温度,由于受外界环境影响明显,温度的扰动范围较大,是影响拱坝真实工作性态的重要特殊荷载。廊道系统内缘面临空的结构特点使其更易成为结构的薄弱环节。在拱坝运行初期,拱坝主体工程基本完建,但随着局部施工工作陆续的开展,廊道作为坝内外物料交换的主要交通途径,其封闭环境不可避免地会受到干扰。廊道内表面一般无专门的局部保温措施,仅靠衬砌不足以保护廊道边壁混凝土免受环境温度变化的影响,尤其是遇到夏季持续高温或冬季寒潮侵袭,经由廊道内壁发生的热量倒灌及寒潮冷击问题尤为严重。 为掌握廊道出口段温度荷载对拱坝工作性态的影响,本文结合溪洛渡特高拱坝工程实际,考虑真实水温边界条件影响,对开设有横向交通廊道的陡坡坝段进行数值模拟,主要研究内容如下: (1)基于分布式光纤测温成果,以溪洛渡特高拱坝工程为例对特高拱坝坝前水温分层估算模型进行研究,以便在进行拱坝工作形态分析时对水温边界条件进行真实模拟。根据坝前水温年际分布特点,从跃温层迁移与跃温幅度变化角度,建立适用于200m级特高拱坝的自然增长曲线型水温分层估算模型,并对主控参数的估算方法进行探讨。 (2)运用数值分析方法对混凝土拱坝温度、应力场的耦合方法进行研究,确定最佳耦合方案,以减少多物理场耦合过程对拱坝工作性态分析结果的影响。 (3)考虑廊道出口段温度荷载影响,对拱坝工作性态进行研究,并通过数值分析加以验证。对廊道出口段温度荷载控制因素,分夏、冬两季工况设计均匀试验,由敏感性分析筛选并确定敏感性因素,并针对敏感性可控因素提出工程建议。以溪洛渡工程为例,通过数值分析研究廊道出口段温度荷载对拱坝工作性态的综合影响。 研究结果表明:廊道出口段温度荷载对拱坝工作性态影响明显,拱坝温度、应力场分布在孔口局部发生显著变化。入洞空气流速和保温层等效放热系数属敏感性可控因素,通过采取局部保温等工程措施可有效削减廊道出口段温度荷载对拱坝工作性态不利影响。