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在大体积混凝土结构中,温度应力和温度控制具有重要的意义。碾压混凝土坝与常态混凝土坝相似,同样存在着温度裂缝问题。碾压混凝土坝的温度应力有它不同于常规混凝土坝的特点,必须考虑这些特点,才能得到正确的结论。目前,100m以上的碾压混凝土高拱坝有呈发展的趋势,其温度应力的研究,具有着重要的实际意义。 拱坝体型比较单薄,对外界气温和水温的变化比较敏感,坝内温度变化比较大。除了坝顶为自由边界外,其他三面都受到基岩的约束,温度变形受到的约束比较大,因此在坝体内出现较大的温度应力。所以,必须准确模拟碾压混凝土拱坝的施工过程和材料特性,仿真计算拱坝温度场和应力场,以便采取合理的工程措施,减少坝体的温度应力。 本文采用三维有限元法和热传导理论,研究开发了碾压混凝土拱坝施工期和运行期温度应力场全过程的仿真计算程序。计算中考虑了混凝土的绝热温升、弹性模量、徐变度和自生体积变形随龄期的变化以及分层浇筑、夏季停工、外界气温变化、表面保温、通水冷却及分期蓄水等因素对坝体温度应力场的影响。根据某工程碾压混凝土拱坝施工过程和材料热力学试验参数,进行了施工期和运行期温度场和应力场仿真计算,计算成果与施工期观测资料进行了对比分析,二者吻合较好。本文研究成果可给出坝体的拱冠梁剖面和坝体中心纵剖面的温度等值线图、拱冠梁剖面和坝体上下游面应力等值线图、坝肩最大最小应力沿坝高的分布曲线、不同高程处典型点的最大最小应力值表以及不同高程处最大最小应力值表等成果,为碾压混凝土拱坝的设计和施工中采取相应的温控措施提供了参考依据。