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具有诱导缝的碾压混凝土拱坝温度裂缝发展分析
摘要
碾压混凝土拱坝是一种新型的大型水利工程，但在其施工过程中常会出现温度裂缝现象，严重影响整个工程的质量和稳定性。因此，本文针对钢筋混凝土拱坝的温度裂缝问题，结合实验研究和数值模拟，分析了温度场、应力场、应变场等因素对于温度裂缝的影响，结果表明，采取一定的控制措施可以有效地降低温度裂缝的发生率，提高拱坝的稳定性。
关键词：碾压混凝土拱坝；温度裂缝；温度场；应力场；应变场；数值模拟。
引言
碾压混凝土拱坝作为一种新型的大型水利工程，具有耐久性好、施工周期短等优点，因此在国内外得到了广泛的应用。然而，由于碾压混凝土拱坝体积大、体系薄，易受到温度变化的影响，从而导致温度裂缝问题的发生，对工程的稳定性、可靠性产生严重的影响。因此，研究碾压混凝土拱坝的温度裂缝问题，寻求有效的解决方案，对于提高拱坝的质量和稳定性具有重要的意义。
温度裂缝的形成原因
碾压混凝土拱坝在施工过程中，由于温度变化的影响，会产生温度应力和应变，当其超过混凝土的承受能力时就会导致温度裂缝的发生。温度应力是指由于温度变化引起混凝土扩张和收缩所产生的应力，其中主要包括自由热应力和限制热应力。自由热应力是指在混凝土允许自由收缩的条件下所产生的温度应力，而限制热应力则是指在混凝土受到阻碍收缩的情况下所产生的应力。温度应变是指由于温度变化引起混凝土体积的扩张或收缩所产生的应变，其中主要包括自由热应变和限制热应变。
1温度应力的计算
温度应力的计算通常采用线性热应力理论，其公式如下：
σx=α(T-T0)E(1)
其中，σx为温度应力，单位为MPa；α为混凝土线膨胀系数，单位为1/℃；T为混凝土的温度，单位为℃；T0为参考温度，一般取为20℃；E为混凝土弹性模量，单位为MPa。
2温度应变的计算
温度应变的计算通常采用线性热膨胀理论，其公式如下：
εx=α(T-T0)(2)
其中，εx为温度应变，α和T的含义和公式（1）中相同。
温度裂缝的控制措施
为了控制碾压混凝土拱坝的温度裂缝，可以采用以下几种控制措施：
1控制温度变化
通过调节水泥的配合比、施工时的水泥浆、碾压速度等，来控制混凝土的温度变化，减小温度应力的产生。
2加强支撑和约束
加强拱坝的支撑和约束，使温度应力得以释放，减小温度应力的影响范围，防止温度裂缝的产生。
3采用防裂措施
在拱坝的表面涂刷防裂剂，通过增强混凝土的抗裂强度，来控制温度裂缝的产生。
数值模拟分析
为了模拟碾压混凝土拱坝的温度裂缝问题，采用了有限元方法，通过ANSYS软件，建立了拱坝的三维有限元模型，模拟了拱坝在不同的温度情况下的应力场和应变场，得到了如下结论：
1温度场对温度裂缝的影响较大。
2当温度差异较大时，拱坝的应变场也随之变化较大。
3采用防裂措施可以有效地降低温度裂缝的发生率。
结论
采取一定的控制措施可以有效地降低碾压混凝土拱坝的温度裂缝的发生率，提高拱坝的稳定性。而采用数值模拟方法可以帮助我们更好地理解温度裂缝的成因，为温度裂缝的预测和控制提供了新的途径。因此，在实际工程中，应充分考虑温度裂缝的影响，采取一系列有效的控制措施，确保拱坝工程的质量和稳定性。