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1、沙牌碾压混凝土拱坝温度徐变应力仿真计算 摘要：依据沙牌工程混凝土徐变试验资料，按混凝土固化徐变理论，分解了沙牌碾压混凝土徐变度函数，得到了沙牌混凝土粘弹性相变形、粘性相变形的数学表示式，提出了混凝土的非线性徐变应力计算方法；依据沙牌碾压混凝土拱坝的材料参数和环境参数，模拟了混凝土的施工过程，得到了沙牌碾压混凝土拱坝的三维温度场和三维应力场的仿真计算结果；比较了混凝土线性徐变应力理论和非线性徐变应力理论下拱冠剖面不一样高程、不一样部位大坝混凝土应力随时间的改变过程，得出了部分有意义的结论，可供大坝温控设计参考。关键词：大坝仿真分析 温度应力 混凝土徐变 不可恢复徐变对不设横缝或横缝间距很大的碾压
2、混凝土拱坝，不论是在施工期，还是在运行期，温度荷载所占的百分比全部相当高，且含有准周期荷载的特征。在计算混凝土温度徐变应力时，应该考虑混凝土不可恢复徐变对坝体应力状态的影响。但因为混凝土不可恢复徐变的试验有一定的难度，通常的工程也不做，所以，从混凝土的已经有徐变试验资料中，分离出其中的不可恢复部分，就含有主要的工程意义。Bazant固化徐变理论公式1是从混凝土组成的微观机制出发，依据各组成材料的物理性质推导出来的。含有概念明确、参数较少、方程线性等优良性质。文件2经过对沙牌工程碾压混凝土徐变资料的拟累计算表明：该公式拟合效果良好，拟合参数唯一，各参数的主要性处于同一水平。不一样龄期、不一样持荷
3、时间下，老化粘弹性相徐变Ca(t,)、非老化粘弹性相徐变Cna(t,)、粘性流动相徐变Cf(t,)(不可复徐变)在混凝土总徐变C(t,)中所占的百分比，和工程试验资料基础吻合，能够用于建立混凝土非线性徐变理论模型。这种考虑了不可复徐变在不一样应力水平下的非线性性质的理论公式，对研究大坝混凝土温度徐变应力含有一定的优势。因为，分缝极少的大致积混凝土在温升过程中的预压应力被混凝土后期温降拉应力逐步消解直至反超的过程，展现出一个经典的加载又卸载的徐变应力问题，需要对应的非线性徐变理论来计算。1沙牌碾压混凝土徐变试验资料及其分解根据Bazant固化徐变理论公式1，混凝土徐变度函数C(t,)能够分解为：
4、C(t,)=Ca(t,) Cna(t,) Cf(t,)(1)其中：Ca(t,)=q2(t,)(2)Cna(t,)=q3ln1 （t/0）(3)Cf(t,)=q4ln（t/）(4)表1 “沙牌工程”碾压混凝土徐变度计算值和试验值单位：106MPa1加荷龄期/dt/d372890180试验值371430609018036067808999105109115120404955626769747824293337424548531317202426283135912151820222427本篇论文是由为您在络上搜集整理的，论文版权属原作者，请不要用于商业用途或剽窃，仅供参考学习之用，不然后果自负，假如
5、此文侵犯您的正当权益，烦请联络我们。计算值371430609018036066(71)81(79)86(85)90(92)97(99)105(103)118(111)123(117)43(47)53(53)56(58)58(64)64(71)67(74)76(81)85(88)23(25)30(28)31(31)33(35)36(39)38(42)44(48)50(54)16(16)20(18)21(19)23(21)26(24)28(26)33(30)38(35)13(13)16(14)18(15)19(16)22(18)24(20)29(22)34(26)(5)为混凝土的加载龄期，t为混凝
6、土的持荷时间；0、m、n为经验系数；q2、q3、q4为对详细工程试验数据进行拟合时的拟合系数。对于沙牌工程，其拟合结果为2：q2=133.23, q3=5.44, q4=7.98，变异系数opt0.065.沙牌碾压混凝土徐变度试验值和按式(1)得到的计算值列于表1中。为了和现行规范比较，表1的括号中还给出了按朱伯芳公式3得到的沙牌碾压混凝土徐变度计算值。由表1可见：二者的拟合效果全部相当好。根据公式(2)、(3)、(4)分解式(1)得到的老化粘弹性项徐变Ca(t,)、非老化粘弹性项徐变Cna(t,)Q、混凝土的不可复徐变，即粘性流动项徐变Cf(t,)见表2.从表2中能够得出以下结论：表2 沙牌
7、碾压混凝土多种徐变百分率随龄期和持荷时间改变规律混凝土持荷时间t/d加荷龄期/d37289018Ca(t,)C(t,)3714306090180360.853.807.765.719.679.657.623.591.843.798.751.696.647.62.5780.539.793.764.726.670.610.575.518.468.708.693.671.632.582.547.485.425.638.630.616.590.552.524.467.406Cna(t,)C(t,)3714306090180360.062.060.058.056.055.054.053.052.093.
8、089.085.080.077.075.072.069.172.167.160.149.138.131.121.112.275.270.262.248.230.218.196.175本篇论文是由为您在络上搜集整理的，论文版权属原作者，请不要用于商业用途或剽窃，仅供参考学习之用，不然后果自负，假如此文侵犯您的正当权益，烦请联络我们。.350.346.339.326.307.292.263.232Cf(t,)C(t,)3714306090180360.084.133.177.225.266.289.324.357.065.114.164.224.276.305.351.391.034.069.11
9、4.181.252.294.361.420.018.037.067.119.188.235.320.400.011.024.045.084.141.184.271.362(5)(1) 老化粘弹性项徐变Ca(t,)在混凝土总徐变中，一直占有相当高的百分比。究其本身的时间特征而言，短龄期混凝土的老化粘弹性项徐变所占百分比很大，且随持荷时间的延长而下降；长龄期的混凝土和短龄期混凝土的性质一样，仅程度有所不一样。(2)非老化粘弹性项徐变Cna(t,)随混凝土龄期的增加显著增加，其最大比值达0.350，伴随持荷时间的增加，混凝土中的粘性项徐变增加，使Cna(t,)在总徐变的比重下降。(3)混凝土的不可复
10、徐变，即粘性流动项徐变Cf(t,)比较复杂。总的来说，只要持荷时间不长，混凝土的徐变绝大部分是能够恢复的；不管何种龄期的混凝土，其不可复徐变随持荷龄期单调增加。最不可恢复的徐变出现在28d龄期开始加荷、连续时间又很长的情况。对90d以内开始加载的混凝土，只要其持荷时间超出180d，其不可复徐变占总徐变的百分比就是30%40%.这正是朱伯芳院士在1982年就估计过的结果4。2 非线性徐变理论下拱坝温度应力三维有限元隐式解法文件1给出的非线性徐变理论的有限元列式及求解步骤是针对一维问题进行的。对碾压混凝土拱坝温度徐变应力的仿真计算，需要进行三维有限元计算。所以，有必须建立混凝土固化徐变理论的三维有
11、限元递推求解列式。2.1 非线性徐变理论的控制方程在Bazant固化徐变理论的应力应变控制方程中，任意时刻混凝土的总应变向量应满足：=/E0 c 0,c=v f(6)式中：c为混凝土的徐变应变向量；v为混凝土粘弹性相徐变应变向量；f为混凝土粘性流动相徐变应变向量；0为多种附加应变向量，包含混凝土自生体积变形、混凝土温度改变、混凝土微裂缝的扩展等引发的应变向量；为混凝土的宏观应力向量，/E0为混凝土弹性对应变向量。按混凝土固化徐变理论，粘弹性相和粘性相的微观应变率和宏观应变率的转换关系分别为：(7)(8)为第个Kalvin单元的阻尼时间(=1,N),F(1)为混凝土应力状态函数，1为第一主应力(
12、以压为正).对于应力应变控制方程(6)，按增量法求解。在时段t=ti 1ti(i=1,2,M)内(M为总求解步)：=Dc(c0)(9)式中：Dc=ED,D为常规的三维弹性矩阵。、为时段t内的应力增量向量和应变增量向量。c、0分别为徐变应变增量向量和其它应变增量向量。式(9)为有限元求解的控制方程。在沙牌碾压混凝土拱坝的仿真计算中，0为两计算时间步混凝土温差和自生体积变形引发的应变增量。徐变应力等效模量1E为：(10)(11)(12)式(10)中，E本篇论文是由为您在络上搜集整理的，论文版权属原作者，请不要用于商业用途或剽窃，仅供参考学习之用，不然后果自负，假如此文侵犯您的正当权益，烦请联络我们。为第个Kalvin单元的弹性模量；公式(11)表示ti 1/2时刻混
