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混凝土联合筑坝结构温度应力场仿真与分区界面性态分析

混凝土联合筑坝结构温度应力场仿真与分区界面性态分析

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作者：杜胜利天津大学

学位级别：硕士

常态-碾压混凝土联合筑坝结构在大体积混凝土内掺入了粉煤灰,用来降低常态混凝土和碾压混凝土在大坝工作中的热力学差异性,但由于常态混凝土与碾压混凝土在材料组成、颗粒级配、施工工艺、养护措施等方面存在较大差异,两者联合筑坝结构... 详细信息

常态-碾压混凝土联合筑坝结构在大体积混凝土内掺入了粉煤灰,用来降低常态混凝土和碾压混凝土在大坝工作中的热力学差异性,但由于常态混凝土与碾压混凝土在材料组成、颗粒级配、施工工艺、养护措施等方面存在较大差异,两者联合筑坝结构分区的自身特性及其界面接触性态是影响坝体安全的关键因素。本文依托实际工程,基于有限元理论建立了常态-碾压混凝土重力坝联合筑坝结构安全监控确定性模型,以实际温度计监测数据验证了模型的有效性,开展了联合筑坝结构施工期与运行期的温度应力场耦合仿真研究,并结合有限元界面接触理论,对分区界面的变形协调和基于多因素敏感性分析的分区界面接触性态进行了研究分析,主要研究内容及成果如下:（1）提出了反映联合筑坝结构运行状况的多时段多因素耦合物理场的确定性模型,充分考虑大坝结构的温度效应集、应力效应集和材料属性集随时间动态变化对联合筑坝结构工作性态的影响,基于温度场和应力场有限元理论建立了大坝三维结构耦合仿真计算模型。（2）利用生死单元技术模拟了联合筑坝结构在施工期的浇筑过程,将初始条件、动态边界条件、混凝土水化热和三期水管冷却等荷载施加到仿真模型上,以温度计监测值与计算值作对比分析,结果表明仿真计算值与3支温度计监测值在变化趋势上基本一致,平均绝对误差较小,分别为1.04℃、0.79℃、0.93℃,在后期温度场稳定后温度变化较小,仿真结果具有较高精度和可靠性。（3）基于温度场仿真模型,将温度场计算结果作为温度荷载耦合到联合筑坝结构应力场仿真模型中,基于界面接触有限元理论构建分区界面的应力场计算模型,对坝体分区材料的接触界面滑动位移和界面接触应力进行了研究,并采用正交试验法,对联合筑坝结构界面接触性态开展了多因素敏感性分析,为联合筑坝结构的安全分析提供了科学依据。

关键词：混凝土联合筑坝确定性模型全过程温度-应力仿真工作性态演化变形协调界面接触

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