高混凝土坝施工过程温度应力场研究

论文摘要

随着筑坝技术的不断进步,混凝土坝的高度在不断增加,现在已经出现了200m以上,甚至300m级的高混凝土坝。裂缝普遍存在于混凝土重力坝结构中,严重影响其使用功能、耐久性及使用寿命,甚至导致大坝的整体失效。导致混凝土开裂的因素很多,而温度荷载是其中一个非常关键的因素。混凝土坝浇筑过程中温度的控制,是影响温度裂缝出现与否的关键。本文针对坝体施工过程中温度发展变化的重要影响,研究施工过程的温度变化规律,主要内容如下：介绍混凝土温度场及温度应力场研究的基础理论,主要包括热传导的基本原理、温度场计算的有限单元法以及一些计算温度应力的有限元公式；介绍使用ANSYS10.0进行施工过程温度应力场仿真分析的一些技术问题,包括使用ANSYS10.0模拟混凝土温度应力场的可行性分析、仿真基本技术问题的处理；使用ANSYS的APDL语言(ANSYS Parametric Design Language)及ANSYS内部的函数功能,编写计算混凝土施工过程温度应力场的程序,并且验证程序的准确性；以龙滩高碾压混凝土重力坝施工过程为例,使用本文编写的程序,对不考虑冷却措施和考虑冷却措施的施工过程的温度场及温度应力场进行仿真分析,研究温度场及温度应力场的发展规律,并以坝体温度场、水压力为荷载组合,对大坝正常蓄水工况进行应力分析,研究正常蓄水对坝体温度应力的影响。本文得到的温度场和温度应力场的发展规律,对高混凝土重力坝的施工管理提供科学依据,为施工人员进行温度控制提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 论研究及应用
• 1.2.2 仿真分析软件的开发及应用
• 1.3 问题的提出
• 1.4 温度场和温度应力场的研究方法
• 1.4.1 温度场的研究方法
• 1.4.2 温度应力的研究方法
• 1.5 本文研究内容及创新点
• 1.5.1 本文研究内容
• 1.5.2 本文创新点
• 第二章 温度场及温度应力研究的基础理论
• 2.1 热传导原理
• 2.1.1 热传导方程
• 2.1.2 导热问题的定解条件
• 2.2 计算温度场的有限单元法
• 2.2.1 稳定温度场计算
• 2.2.2 不稳定温度场计算
• 2.3 温度应力的有限元计算公式
• 2.3.1 由变温引起的等效结点荷载计算
• 2.3.2 弹性体变温应力的有限元计算
• 2.4 小结
• 第三章 温度仿真分析在ANSYS中的实现
• 3.1 ANSYS模拟混凝土温度场理论可行性分析
• 3.1.1 控制微分方程和导热微分方程一致性
• 3.1.2 计算方法的一致性
• 3.1.3 定解条件的一致性
• 3.2 仿真计算技术问题的处理
• 3.2.1 施工过程的模拟
• 3.2.2 边界条件的模拟
• 3.2.3 混凝土生热率及气温变化的施加
• 3.3 初始温度条件
• 3.4 仿真计算过程的简化
• 3.5 程序的编制及验证
• 3.5.1 程序编制
• 3.5.2 程序的验证
• 3.6 小结
• 第四章 龙滩高碾压混凝土重力坝施工过程温度应力场研究
• 4.1 工程背景
• 4.2 龙滩高碾压混凝土重力坝无冷却措施的温度应力场仿真分析
• 4.2.1 无冷却措施的数值分析模型的建立
• 4.2.2 无冷却措施的温度场计算结果及分析
• 4.2.3 无冷却措施的温度应力场计算结果与分析
• 4.3 龙滩高碾压混凝土重力坝考虑冷却措施的温度应力场仿真分析
• 4.3.1 考虑冷却措施的数值分析模型的建立
• 4.3.2 考虑冷却措施的温度场计算结果及分析
• 4.3.3 考虑冷却措施的温度应力场计算结果及分析
• 4.4 冷却效果分析
• 4.4.1 温度场冷却效果分析
• 4.4.2 温度应力冷却效果分析
• 4.5 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 本文创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 学位论文评阅及答辩情况表