[發明專利]一種用于混凝土拱壩的溫控防裂方法

有效

• 申請號: 201510577820.1
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN105274968B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 井向陽;潘燕芳;黎滿林;邵敬東;劉俊
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E02B7/12
• 分類號: E02B7/12;E02D15/02
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙)51124
• 代理人: 許澤偉

技術領域

本發明屬于水利水電工程領域，具體涉及一種用于混凝土拱壩的溫控防裂方法。

背景技術

通水冷卻是目前拱壩施工中最主要的溫度控制措施，即通過降低混凝土的內部溫度來調控拱壩的基礎溫差、內外溫差、以及上下層溫差。但是對于高拱壩而言，其施工周期較長，沿壩體高程方向的溫度梯度是更為現實的威脅，是誘發貫穿性裂縫的重要因素之一。

在我國的拱壩建設實踐中，通常將拱壩分為五個區：已灌區、灌漿區、同冷卻、過渡區、蓋重區，通過分區控制壩體溫度場進而來控制拱壩的宏觀溫度梯度。同冷區的混凝土通常處于水管冷卻過程的中期、二期，此階段的混凝土彈模已較大，約束條件下的溫度梯度及溫差變形極易造成拉應力的陡增，是拱壩防裂的關鍵部位。然而，對于同冷區而言僅通過現有的溫控措施進行通水冷卻防裂，其對快速施工的拱壩而言防裂效果不好。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種防裂效果較好的用于混凝土拱壩的溫控防裂方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于混凝土拱壩的溫控防裂方法，包括同步進行的同冷區溫度場控制和同冷區高度范圍控制；

所述同冷區溫度場控制包括以下步驟：

a、將水管冷卻過程在時間歷程上至少分為三個階段，分別包括一期冷卻、中期冷卻和二期冷卻；

b、在澆筑過程中，隨著混凝土的澆筑實時將已澆壩體分為至少五個溫控區，包括依次從下往上的已灌區、擬灌區、同冷區、過渡區和蓋重區；對各溫控區進行步驟a所述的冷卻，并確保冷卻時蓋重區處于一期冷卻階段、過渡區處于中期冷卻階段、擬灌區和同冷區處于二期冷卻階段；

c、根據溫度場監測結果并結合有限元數值計算，求解拱壩的溫度應力，根據數值計算分析成果，動態調控水管冷卻過程。

進一步的是，所述同冷區高度范圍控制包括以下步驟：

1)、根據拱壩混凝土不同施工階段的施工進度，采用有限元數值計算方法進行多方案比較分析，選取溫度梯度小于等于T₀且抗裂安全系數大于等于K_f的方案，根據所選方案確定同冷區高度的取值范圍；

2)、根據拱壩混凝土的澆筑進度和橫縫灌漿進度，確定拱壩的懸臂高度H₀；H₀＝H₁-H₂，H₁為某壩段實際澆筑進度下的頂部高程，H₂為該壩段已灌區的頂部高程；采用有限元數值計算方法研究不同懸臂高度情況下的壩體結構應力及其分布，選取抗裂安全系數大于等于K_f的工況，確定該工況下的懸臂高度的取值，然后以懸臂高度為條件確定同冷區高度的取值范圍；

3)、根據所處的季節氣溫的變化，采用數值計算分析方法進行復核，然后依據所求的拱壩溫差應力結果，選取抗裂安全系數大于等于K_f的方案，根據所選方案確定同冷區高度的取值范圍；

4)、根據同冷區所處的應力約束條件，采用數值計算分析方法進行復核，然后根據拱壩的結構約束應力及其分布情況，選取抗裂安全系數大于等于K_f的方案，根據所選方案確定同冷區高度取值范圍；

5)、將步驟1)至4)中所確定的同冷區高度取值范圍取交集，確定同冷區高度的最終取值范圍；

其中，T₀的取值范圍為1.0～2.5℃/m，K_f的取值范圍為1.3～1.8。

進一步的是，同冷區溫度場控制的步驟a中，所述一期冷卻的持續時間不少于21天；所述中期冷卻的持續時間不少于69天；所述二期冷卻的持續時間不少于60天。

進一步的是，所述中期冷卻分為三個溫控階段；第一溫控階段為控溫階段，其持續時間不少于29天，且混凝土溫度日變化幅度A≤1℃；第二溫控階段為降溫階段，其持續時間不少于30天，且混凝土溫降速率R≤0.5℃/d；第三溫控階段為控溫階段，其持續時間不少于10天，且混凝土溫度日變化幅度A≤0.5℃。

進一步的是，所述二期冷卻分為兩個溫控階段；第一溫控階段為降溫階段，其持續時間不少于30天，且溫降速率R≤0.3℃/d；第二溫控階段為控溫階段，其持續時間不少于30天，且混凝土溫度日變化幅度A≤0.5℃。