水工混凝土温控防裂的理论与应用研究

【摘要】： 本文就水工混凝土裂缝控制问题，从理论上和实践上进行了较深入地研究，解决了实际工程应用中遇到的一些难题，主要工作如下： a．采用了较为先进的仿真技术，编制了可以考虑水管冷却的混凝土结构温度场及徐变应力场三维仿真计算程序，实现了完整模拟碾压混凝土坝分层施工的实际过程的温度及应力的仿真计算。 b．推导了水管冷却混凝土三维温度场严密的计算公式，并提出了水管冷却的子结构解法，算例和工程实例都表明，该方法的计算成果是可靠的、实用的。 c．应用严密的水管冷却的计算方法，对淮河入海水道二河水闸工程进行了温控防裂计算，通过预测混凝土的温度和应力，及时指导施工，并取得了很好的防裂效果。 d．应用“非均质层合单元法”实现了洪口碾压混凝土重力坝施工期、运行期全过程多因素的温度场及徐变应力场的仿真计算，进行多方案的比较分析，推荐出优选温控防裂方案，取得了非常满意的成果。 e．重点讨论了温度场反分析的各种方法，提出应用神经网络法进行参数反分析的算法。 f．研究了寒潮、水管冷却、整浇部分墙体等情况下闸墩表面混凝土应力分布状况。据此对水工墩墙结构混凝土裂缝成因作了较深入的研究，提出了避免类似结构产生裂缝的工程措施。 g．针对温控防裂的一项新技术—外掺MgO混凝土筑坝技术的仿真计算特点，提出了应用“有效时间”理论，来考虑自生体积变形与温度历史有关的膨胀模型，使长期以来困绕工程界有关外掺MgO在任意温度历史下产生的膨胀变形的应力补偿计算成为可能。