嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩溫控仿真與防裂研究
定 價:49.8 元
- 作者:司政 黃靈芝 李守義
- 出版時間:2018/11/1
- ISBN:9787519824488
- 出 版 社:中國電力出版社
- 中圖法分類:TV642.2
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書總結(jié)了作者在嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩溫控防裂方面所做的研究成果,闡述了碾壓混凝土壩溫度場與應(yīng)力場仿真計算原理,編制了碾壓混凝土壩溫控仿真計算程序,分析了嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩溢流壩段、底孔壩段等的溫度場與應(yīng)力場的特點,提出相應(yīng)的溫控防裂措施。重點研究了嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩越冬層面的防裂措施。本書可供從事水利水電工程設(shè)計、施工、科研等工程技術(shù)人員參考,也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的教學(xué)參考書。
前 言
碾壓混凝土筑壩技術(shù)是20世紀(jì)七八十年代開始出現(xiàn)的一項新的筑壩技術(shù),該技術(shù)將常態(tài)混凝土壩的結(jié)構(gòu)和碾壓土石壩的施工技術(shù)集于一體,具有水泥用量省、施工速度快、工程造價低等優(yōu)點,因此在工程中得到了廣泛應(yīng)用。我國地處歐亞大陸東南部,其氣候特點為南熱北冷,南北溫差大,冬季氣溫普遍偏低。西北與東北地區(qū)面積占國土面積近1/3,而這些地區(qū)絕大部分最冷月平均氣溫均低于?10.0℃,屬嚴(yán)寒地區(qū)。由于碾壓混凝土壩具有施工速度快、造價低等優(yōu)點,因此在嚴(yán)寒地區(qū)也是非常有競爭力的壩型,如已建成的遼寧觀音閣碾壓混凝土重力壩、白石碾壓混凝土重力壩、玉石碾壓混凝土重力壩,河北桃林口碾壓混凝土重力壩等。
隨著新疆、西藏等地區(qū)水電能源的進(jìn)一步開發(fā),在嚴(yán)寒地區(qū)修建的碾壓混凝土壩將越來越多。嚴(yán)寒地區(qū)與溫和地區(qū)相比較氣候條件相差甚遠(yuǎn)。在嚴(yán)寒地區(qū),一般多年平均氣溫都在10.0℃以下,新疆、西藏等地多年平均氣溫甚至在5.0℃以下;冬季最低月平均氣溫一般在?10.0℃以下,最低能達(dá)到?20.0℃;月平均氣溫年內(nèi)變幅達(dá)40.0℃以上。由于嚴(yán)寒地區(qū)年平均氣溫低,故而壩體穩(wěn)定溫度也較低,較大的基礎(chǔ)溫差容易引起基礎(chǔ)貫穿性裂縫。另外,碾壓混凝土表面由于受較大的晝夜溫差、較大的氣溫年變幅以及寒潮的頻繁作用,極易產(chǎn)生表面裂縫。這使得嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩的溫控防裂面臨著嚴(yán)峻考驗。嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩施工中每年冬季會由于外界氣溫太低而停止?jié)仓炷粒矔r的混凝土頂面稱為越冬層面。翌年恢復(fù)混凝土澆筑后,新、老混凝土結(jié)合面及上部新澆混凝土中極易出現(xiàn)裂縫。如何有效防止和減少壩體越冬層面溫度裂縫的產(chǎn)生是嚴(yán)寒地區(qū)修建碾壓混凝土重力壩面臨的嚴(yán)峻課題。本書總結(jié)了作者在嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩溫控防裂方面所做的研究成果,闡述了碾壓混凝土壩溫度場與應(yīng)力場仿真計算原理,編制了碾壓混凝土壩溫控仿真計算程序,全面分析了嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩的溫度場與應(yīng)力場的特點,提出了相應(yīng)的溫控防裂措施,同時著重研究了嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩越冬層面的防裂措施。
希望本書能對國內(nèi)外同行的科研、設(shè)計和教學(xué)起到借鑒和幫助作用。本書撰寫過程中,西安理工大學(xué)的陳堯隆教授、張曉飛副教授、李炎隆教授等提出了寶貴的建議;在撰寫過程中查閱了大量學(xué)術(shù)著作和文獻(xiàn)資料,參考和借鑒了許多專家學(xué)者的研究成果和學(xué)術(shù)觀點。在此深表感謝。
本書的研究工作得到了國家自然基金(51409207,51609200,51879217)、中國博士后科學(xué)基金(2015M582765XB)、陜西省西北旱區(qū)生態(tài)水利工程省部共建國家重點實驗室自主研究課題(2017ZZKT?4)的支持,在此一并表示衷心的感謝。
由于作者水平和經(jīng)驗有限,書中難免有不足之處,敬請同行和讀者批評指正。
著 者
2018年7月
司政,西安理工大學(xué)副教授,長期從事大體積混凝土溫度場與徐變應(yīng)力場仿真、碾壓混凝土壩溫控防裂以及大壩、水電站廠房、預(yù)應(yīng)力閘墩等水工結(jié)構(gòu)應(yīng)力等研究,主持和參與科研項目40余項。獲教育部自然科學(xué)獎二等獎1項,國家能源科技進(jìn)步三等獎1項,中國水利水電建設(shè)股份有限公司科技進(jìn)步獎一等獎、二等獎各1項,中國電力建設(shè)集團(tuán)有限公司科技進(jìn)步獎二等獎1項。
目
錄
前言
1概述· 1
1.1 碾壓混凝土筑壩技術(shù)發(fā)展概況 1
1.2 碾壓混凝土壩溫度裂縫及溫控防裂研究現(xiàn)狀 4
1.3 嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩溫控與防裂的特點· 9
1.4 嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩越冬層面防裂措施 10
2 碾壓混凝土壩溫度場和溫度應(yīng)力場計算原理· 13
2.1 熱傳導(dǎo)基本理論· 13
2.2 溫控仿真計算采用的單元· 17
2.3 碾壓混凝土壩溫度場計算的有限單元法· 24
2.4 碾壓混凝土壩溫度應(yīng)力計算的有限單元法 28
2.5 碾壓混凝土的徐變與溫度徐變應(yīng)力· 31
3 碾壓混凝土壩三維有限元溫控仿真程序開發(fā)· 37
3.1 FORTRAN語言溫控仿真程序· 37
3.2 基于ANSYS平臺二次開發(fā)的溫控仿真程序· 50
4 嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩非溢流壩段溫控仿真研究· 60
4.1工程概況 60
4.2 水庫水溫分析 64
4.3 溫控計算模型 65
4.4 無溫控措施計算成果及分析 66
4.5 表面保溫對溫度場與應(yīng)力場的影響研究· 88
4.6 澆筑溫度對溫度場與應(yīng)力場的影響研究· 93
4.7 綜合溫控措施研究 98
5 嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩溢流壩段溫控仿真研究 107
5.1 溢流壩段溫控仿真計算 108
5.2 缺口度汛對溢流壩段溫度場與應(yīng)力場的影響研究· 118
6 嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩有孔壩段溫控仿真研究· 127
6.1 碾壓混凝土重力壩有孔壩段浮動網(wǎng)格法· 127
6.2 碾壓混凝土重力壩底孔壩段溫控仿真計算 129
7 嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩越冬層面保溫效果研究· 143
7.1 表面保溫效果計算方法分析 144
7.2 保溫效果計算的熱結(jié)構(gòu)耦合殼單元法· 148
7.3 嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩越冬層面保溫效果研究 150
8 升溫水管對嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩越冬層面應(yīng)力改善研究 160
8.1 埋設(shè)升溫水管的混凝土溫度場計算· 160
8.2 升溫水管的熱流管法· 164
8.3 升溫水管對嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩越冬層面應(yīng)力改善研究 170
9 微膨脹混凝土對嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩越冬層面應(yīng)力補償研究 177
9.1 微膨脹混凝土筑壩技術(shù) 177
9.2 微膨脹混凝土自生體積變形特性及力學(xué)性能 179
9.3 微膨脹混凝土自生體積變形計算模型及應(yīng)力計算方法 181
9.4 微膨脹混凝土對嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土壩越冬層面應(yīng)力補償研究 185
10 人工短縫對嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩越冬層面應(yīng)力釋放研究 190
10.1 人工短縫的數(shù)值模型 191
10.2 人工短縫對嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩越冬層面應(yīng)力釋放研究 199
參考文獻(xiàn) 201 |