【摘 要】
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作为大体积混凝土结构,混凝土重力坝由于水化热的影响,其温度场时空分布不均匀,自身变形不协调,同时受基础约束,易产生自身约束应力和基础约束应力。若应力超过混凝土的抗裂能力,就可能导致坝体产生裂缝,因此混凝土坝施工需要采取多种措施进行温控防裂。混凝土坝体的材料分区实质上就是一种减少坝体水化热温升的温控措施。近年来一些中小型混凝土重力坝新建或除险加固工程在分区材料的选择上有逐渐提高混凝土标号的趋势,因此
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作为大体积混凝土结构,混凝土重力坝由于水化热的影响,其温度场时空分布不均匀,自身变形不协调,同时受基础约束,易产生自身约束应力和基础约束应力。若应力超过混凝土的抗裂能力,就可能导致坝体产生裂缝,因此混凝土坝施工需要采取多种措施进行温控防裂。混凝土坝体的材料分区实质上就是一种减少坝体水化热温升的温控措施。近年来一些中小型混凝土重力坝新建或除险加固工程在分区材料的选择上有逐渐提高混凝土标号的趋势,因此有必要开展材料分区对混凝土重力坝温度应力的影响研究。本文根据混凝土徐变应力的计算理论,应用ANSYS及二次开发语言APDL和UPFs,结合某混凝土重力坝,以坝体上下游经常性水位以上（Ⅱ区）、上下游经常性水位以下（Ⅲ区）以及坝体内部（Ⅴ区）三个部位混凝土作为分析区域,考虑混凝土材料性能的变化和有无温控措施两种情况,进行坝体温度应力场的三维有限元计算,分析了不同材料分区及温控条件对坝体温度场和应力场的影响。对选取的混凝土重力坝按照拟定方案进行计算分析后得到:无温控措施计算下坝体内部应力值为1.01～3.50 MPa,有温控措施下坝体内部应力值为0.50～2.02 MPa,平均降低10%～75%。在材料变化区域内:混凝土标号由C20提高到C30时,上游面早期应力峰值由0.72～0.82MPa增加到0.76～0.86 MPa,提高了5～6%,下游面早期应力峰值由0.81～0.87 MPa增加到0.92～1.04MPa,提高了14～19%,上游交界线处应力峰值由1.46MPa增加到1.62MPa,增加了11%,下游交界线处应力峰值由1.47 MPa增加到1.68MPa,增加了14%;混凝土标号由C30提高到C40时,上游面早期应力峰值由0.76～0.86 MPa增加到0.79～0.92 MPa,提高4～7%,下游面早期应力峰值由0.92～1.04MPa增加到1.04～1.21MPa,提高了13～16%,上游交界线处应力峰值由1.62MPa增加到1.81MPa,增加了12%;下游交界线处应力峰值由1.68MPa增加到1.85MPa,增加了10%。在材料变化区域内:上游面早期应力峰值比混凝早期允许应力高17～55%,下游面早期应力峰值比混凝土早期允许应力高25～65%。由计算结果可得:基础温差整体可控,早期的内外温差控制比较困难,上下游表面早期应力大于混凝土早期允许应力,可能发生开裂;早期应力峰值随混凝土标号提高而增大,标号越大,应力越大,裂缝越难以控制,所需采取的温控措施越严格;在材料变化区域交界线处产生温差和应力,但总体数值较小,不致引起开裂;在满足坝体不同部位抗渗、抗冻、耐久性等要求的前提下,应尽量降低混凝土的标号,以降低内外温差。
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