[发明专利]混凝土坝溢流面抗冲磨混凝土温控标准的确定方法

说明书

混凝土坝溢流面抗冲磨混凝土温控标准的确定方法，涉及一种混凝土坝温控标准的确定方法，特别是涉及溢流面抗冲磨混凝土温控标准的确定方法。该方法在ANSYS中采用solid70单元创建三维有限元模型，计算稳定温度场和各高程稳定温度；进而计算单位摄氏度水化热温升引起的应力，及单位摄氏度初始温差引起的应力；结合混凝土允许应力，反推允许温差，根据稳定温度与允许温差制定允许最高温度。本发明的方法提出了比较统一的确定方法，为实现抗冲磨混凝土坝温度控制提供了标准和依据。

技术领域

本发明 涉及一种混凝土坝温控标准的确定方法，特别是涉及溢流面抗冲磨混凝土温控标准的确定方法。

背景技术

大体积混凝土裂缝产生的主要原因是温度应力，由于其体型大、散热慢、温度分布不均匀、内外温差大等特点，极易由于温度变化产生很大的拉应力。因而根据温度应力分析提出相应温控标准，进而制定相应温控措施是极为重要的，可以说温控标准的确定是大体积混凝土构件设计施工过程中不可或缺的一环，是决定工程质量至关重要的因素。

我国混凝土重力坝和拱坝现行规范采用的温控标准主要是依据早期简单计算及参考美国垦务局的标准制定的。其以混凝土抗裂为主要导向，规定了允许温差等主要指标，允许温差加上稳定温度即可得最高温度控制标准。而允许温差主要由允许基础温差、上下层温差、内外温差等几个部分组成，相比于对温度应力进行控制，对温度直接进行控制更加切实可行。

而对于溢流面抗冲磨混凝土来说，温度控制还存在许多困难。首先，抗冲磨混凝土通常为胶凝材料用量大的高强度等级混凝土，水化热通常较普通的常态混凝土高，而最终绝热温升也远高于普通常态混凝土；其次，抗冲磨混凝土多分布于泄水建筑物的表层，具有厚度薄、面积大、约束强的特点，在施工浇筑过程中如不对其采取有效合理的温控防裂措施，在水化热、外界气温年变化、昼夜温差及气温骤降作用下，极易产生温度裂缝，因而也需要更为严格的温控标准。然而，溢流面抗冲磨混凝土温控标准目前还没有比较统一的确定方法。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明 提出了一种混凝土坝溢流面抗冲磨混凝土温控标准的确定方法，通过对坝体进行有限元温度场、应力场计算，结合应力控制标准制定温度控制标准。

本发明 的方法，使用到ANSYS系统，是美国ANSYS公司开发的一款大型通用有限元分析软件。软件中solid70单元和solid185单元均是ANSYS程序自带的单元，solid70用于计算温度场，solid185用于计算应力场。在ANSYS中用solid70单元创建三维有限元模型，计算温度场，用solid185单元创建的三维有限元模型计算温度应力场，solid70单元可以在应力计算时转化为 solid185。

本发明 混凝土坝溢流面抗冲磨混凝土温控标准的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：按混凝土坝的特征，在ANSYS中采用solid70单元创建三维有限元模型；

S2：应用ANSYS系统计算稳定温度场，进而计算各高程稳定温度；

S3：应用系统计算稳定温度应力场，进而计算单位摄氏度水化热温升引起的应力Δσ₂，及单位摄氏度初始温差引起的应力Δσ₁；

S4：结合混凝土允许应力，反推允许温差；

具体计算过程为如下：

[ΔT]＝[T_P]+T_r；

[σ₂]＝[σ]-σ₃-σ₁；

[ΔT]为允许温差；

[T_P]为允许水化热温升；