大藤峽碾壓混凝土圍堰溫度場和溫度應力場仿真計算

吳三線

摘 要：隨著水利工程規模的逐漸擴大，混凝土大壩體積也越來越大，隨著混凝土體積的增大，很多混凝土大壩出現了不同程度的裂縫。為防止裂縫產生，根據當地氣溫情況，需采取溫控措施。溫度場和溫度應力仿真計算可以根據溫控要求和現場實際情況，通過計算對比確定經濟合理的溫控措施。廣西大藤峽水利樞紐工程是國家水利部172項水利工程的龍頭，為紅水河梯級規劃中最末一個梯級。地處熱帶季風氣候區，混凝土溫控控制是施工過程中的重難點。

關鍵詞：大體積混凝土 溫控場 溫度應力 仿真計算 通水冷卻

1.情況說明

大藤峽縱向碾壓混凝土圍堰全長約784m由分三部分。

中間部分縱向混凝土圍堰結合永久閘壩段，壩段長67m，壩頂高程64.00m，寬31.50m。

根據技術要求碾壓混凝土需鋪設冷卻水管。若采用常規工藝進行冷水通水存在以下缺點：①固定的通水溫度對混凝土內部溫控變化適應性差；②河水水溫受天氣、氣候影響較大，穩定性差；③穩定溫度的制冷水經濟適用性差，投入較大。

通過溫控場和溫度應力仿真計算對各種工況方案的計算，可以確定當下時間段冷卻通水具體溫度及各種冷卻水通水時間。

2.溫控場與溫度應力場仿真計算原理

（1）穩定溫度場計算原理

根據熱傳導理論，穩定溫度場T（x，y，z）在區域R內滿足拉普拉斯方程。

穩定溫度場的方程：

（2）非穩定溫度場計算原理

由熱量平衡原理，溫度升高所吸收的熱量必須等于從外面流入的凈熱量與內部水化熱之和。……