溪洛渡拱坝封拱后温度回升分析及预测研究

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金沙江溪洛渡水电站工程作为国家“西电东送”的骨干工程,在大坝的主体工程施工过程中,科研人员针对其坝体混凝土的温控防裂问题做了大量的研究工作。溪洛渡特高拱坝温控防裂特点表现为,坝体底宽大,同等冷却区高度条件下,上下层约束强;高掺粉煤灰,后期发热量大导致二期冷却温降幅度增大;冷却速率快,冷却温度低,不利于发挥混凝土的徐变效应。大坝施工过程中,采用低温浇筑、通水冷却、表面保温三大传统温控防裂手段的同时,在坝体典型坝段混凝土浇筑块中埋设分布式光纤,通过分布式光纤测温系统对坝体温度进行采集分析,实时、全方位获取大坝混凝土的实际温度状态;基于分布式光纤对建设中的溪洛渡拱坝实际大尺度和小尺度温度状态进行实时监测及反馈,及时指导现场温控,有效控制了施工期危害性裂缝的产生。然而,工程运行投产后,冷却水管也相继封堵,冷却通水等施工期的混凝土温控措施随之消失,坝体混凝土的温度将自有发展,这对于坝体应力分布的发展以及温控防裂都是十分不利的。目前看来,工程建成投入运行时间短,有些问题尚未暴露出来,但大坝的长期运行安全仍不容忽视。大量已建特高拱坝的温度观测结果表明,在封拱灌浆和通水冷却停水后,坝体内部均出现了不同程度的温度回升。一般情况下,温度下降会在坝体混凝土中引起拉应力,温度上升会引起压应力,而拱坝作为超静定结构,温升荷载在坝体大部分部位引起压应力的同时,也会在局部引起拉应力。因此,特高拱坝封拱灌浆完成后,在过大偏离设计状态的温升的作用下,坝体仍存在开裂的可能性。溪洛渡大坝建成投产后,坝体混凝土浇筑块光纤测温工作仍在继续,但对浇筑块混凝土温度回升方面的研究仅停留在一般的统计分析层面,缺少深入地分析研究。  本研究主要内容包括:⑴在目前已有的关于特高拱坝后期温度回升研究的基础上,进一步细化坝体混凝土的温度回升问题,针对单个光纤测点,采集其温度监测数据,以某个单因素(如高程、混凝土材料分区等)为研究对象,控制其他相关因素,建立坝体温度回升分析的单测点模型,根据实测温度值绘制其封拱后温度回升过程线,并进行对比分析。⑵根据坝体不同部位温度回升影响因素的不同,以时间、坝址实测气温、上游库水温度,一共3个指标作为自变量集,以坝体某测点处的温度回升值作为输出变量(因变量),建立溪洛渡大坝封拱后坝体内部混凝土温度回升的单测点SVR预测模型;将溪洛渡拱坝封拱后的实测温度回升数据作为试验样本,建立不同工况下的SVR预测模型,并分别采用网格搜索、遗传算法、粒子群算法对模型参数进行优选,得到最优SVR模型,对溪洛渡拱坝封拱后的温度回升变化规律进行预测;分析预测结果,得到预测精度最高、具有普适性的参数优选方法,进而采用该方法优选参数的 SVR预测模型对定性分析结果作定量验证。⑶从溪洛渡拱坝封拱后的温度回升状态及分布规律出发,选取典型浇筑块作为研究对象,以封拱后坝体的水冷通水停止时刻作为时间起点,根据浇筑块断面中心的实测温度回升值,反演得到封拱后该部位混凝土的水化放热温升模型,然后在详细分析浇筑块实际边界条件的基础上,运用Ansys有限元分析软件对该浇筑仓温度场进行仿真模拟。
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