船闸大体积混凝土施工过程温控模拟和温度应力研究

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船闸工程闸首、闸室墙等结构为大体积混凝土,为避免大体积混凝土浇筑施工中产生过大的温度应力而开裂,在施工过程中应采取温度控制措施及实施温度监测。船闸温控的重点是低温和高温季节的混凝土浇筑问题,特别是基础约束区部位和表面的温控防裂。因此,必须高度重视大体积混凝土温控防裂问题,解决施工进度与混凝土温度控制措施之间的矛盾。本文依托广西柳江红花水利枢纽二线船闸工程,在给定的施工进度条件下,进行施工期的温度场和温度应力场数值模拟计算,确定合理施工方案,保证施工的顺利进行并便于加快施工进度。关注基础约束区、高温季节浇筑混凝土、上闸首及闸室表面等部位,以及遇到气温骤降、寒潮的温控防裂措施。
  本文主要研究内容包括:
  1.上闸首及闸室典型段稳定温度场及准稳定温度场计算。应用有限元方法计算船闸运行期的稳定温度场,以及根据水温变化、平均气温、各月水深温度变化曲线,用三维有限元计算船闸的准稳定温度场,以确定数值模拟计算正确的温差计算条件。
  2.根据上闸首及闸室典型段稳定温度场计算结果,计算船闸施工期温度应力及综合应力,以制定混凝土基础温差控制标准及上下层温差控制标准。
  3.施工期上闸首及闸室典型段非稳定温度场和温度应力计算及分析。详细考虑气候条件、混凝土材料的热学力学特性、浇筑温度、浇筑层厚、通水冷却、层间间歇、表面保温条件等一系列因素,进行有限元数值模拟,对船闸浇筑块的温度和应力结果作出综合评价。
  4.着重研究高温季节浇筑混凝土温度场及冬季表面保温措施。针对不同浇筑温度高温季节浇筑混凝土及是否通水冷却等研究高温季节浇筑混凝土温度场及温度应力;同时研究冬季是否保温及遇到寒潮等特殊工况。
  5.推荐合理的施工混凝土温控方案。通过对上闸首及闸室典型段等进行施工期三维有限元温度场和应力场计算,考虑不同工况,确定合理的浇筑层厚、浇筑温度和其它温控措施。
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