那比碾压混凝土坝温度场和应力场仿真计算研究

摘要

在大体积混凝土结构中，温度应力计算分析及温控措施研究具有重要理论研究意义和工程实用价值。这主要有两方面原因，其一，施工期大体积混凝土结构常常出现温度裂缝，影响结构的整体性和耐久性；其二，在运行期外界温度变化对结构的应力状态具有显着的影响。只有了解大体积混凝土结构的温度特性和温度变化规律，才能制定出科学的温控措施保证大体积混凝土结构的安全。大体积混凝土结构的温度场和温度应力问题是相当复杂的，模拟施工过程和环境条件对其温度场和应力场进行仿真计算研究，据此选择合理的温控措施具有重要的工程实用价值。
　　 本文通过调查研究对碾压混凝土重力坝的发展概况、结构特点及材料特点、温度场及温度应力的研究方法进行了全面的归纳总结；论述了热传导问题的基本理论和有限元计算原理；介绍了三维有限元浮动网格法仿真计算碾压混凝土坝温度场及温度应力的程序功能和程序设计以及使用方法；结合那比水电站碾压混凝土重力坝施工招标设计要求，提出了温控计算研究方案；采用三维有限元浮动网格法计算程序，根据不同温控因素对坝体温度场的影响，对坝体施工期和运行期温度场和应力场进行了全过程仿真计算分析；结合那比碾压混凝土重力坝实际施工条件，对4种可能的施工方案，分别进行了施工期和运行期全过程温度场和应力场仿真计算分析，研究了各施工方案在坝体不同区域温度场的最高温度、最大温差以及应力场的最大温度应力；对于不同的方案进行对比与分析，为那比水电站碾压混凝土重力坝的温控设计提供可靠的依据。