灌漿率對碾壓混凝土拱壩初次蓄水時工作性態影響優化分析

肖榮平， 葛卉犇， 孫 新， 田鶴暉

(1.江蘇淮陰水利建設有限公司， 江蘇 淮安 223000；2.江蘇淮源工程建設監理有限公司， 江蘇 淮安 223000)

由于碾壓混凝土重力壩的體積較大、壩體上升速度快且永久性橫縫較少，使得施工過程中散熱不充分，同樣會在壩體內產生不可控的溫度裂縫。為降低裂縫的危害，目前普遍采用的方法是在壩體中設置誘導縫。國外關于誘導縫的研究相對較少，主要為在工程中應用的介紹[2]，而關于誘導縫理論分析的報道還未見到。國內對于碾壓混凝土誘導縫的研究相對開展的較多，這其中包括對誘導縫模型試驗方面的研究[3-4]，誘導縫斷裂模型理論方面的研究[5-6]，及誘導縫數值計算方面的研究[7-8]等。

本文以某碾壓混凝土拱壩為例，采用Fortran編制的有限元計算程序，對該碾壓混凝土拱壩在施工以及初次蓄水過程中的溫度場和應力場進行了仿真計算。研究了誘導縫及橫縫按未灌漿、50%灌漿率和100%灌漿率處理后初次蓄水對拱壩工作性態影響，進行了對比分析，并擬定了最優化設計方案，評價其防裂效果。最后給出了相關結論和建議，可為類似工程提供一定的參考價值。

1 計算基本原理與方法

1.1 非穩定溫度場基本理論

由熱傳導理論，考慮三維非穩定溫度場求解問題在計算域R內任何一點處須滿足熱傳導連續方程，可表示為

(1)

式中：T為混凝土溫度，℃；a為導溫系數，m2·d-1；θ為絕熱溫升，℃；τ為齡期，d；t為時間，d。

1.2 應力場求解的基本理論

溫度和自生體積變形產生過程中，混凝土存在應力松弛和應變增大等現象，混凝土在復雜應力狀態下的應變增量為：