索风营水电站碾压混凝土坝温度控制设计.docx

索虱营水电站碾在混凝土规溫茨控制破针摘 要 索风营坝址河床狭窄，基础约束强烈,设汁采用冇限元三维仿真模拟坝体分缝分层施工过程，对坝体温 度场和应力场进行仿真计算，从人坝结构设计、混凝土材料选择、施工方法等方面加强温度控制关键词 索风营水电站 碾压混凝土重力坝 微膨胀混凝土 温度控制设计1前言索风营水电站位于贵州省修文县、黔西县交界的乌江中游六广河段，其上、下游分别与已建的东风水 电站和乌江渡水电站衔接工程以发电为主，在电力系统中承担调峰、调频、事故备用等任务电站装机 容量600MW,保证出力166.9MW,年平均发电量20.11亿kw.h坝址控制流域血积21862km2,坝址多年平均流最395 n?/s多年平均气温为16.3C坝基为三叠系下统夜郎组玉龙山灰岩，两岸及河床上游侧为TIy2\ T/2厚层及中厚层岩体，岩石坚硬 完整，坝趾及消力池部位为薄、极薄层灰岩，岩体稍差岩层走向横穿河谷倾向上游，倾角约32〜 45 o坝区构造不发育，地震基本烈度小于VI度2碾压混凝土重力坝设计索风营碾压混凝土璽力坝为全断面碾压型式，大坝由左右岸挡水坝段和河床溢流坝段组成，坝顶高程 843.80m,最大坝高115.8m,最大底宽97m,坝顶全长164.58m,其中左、右岸挡水坝段分别长46.82m和34.76m,图1溢流坝剖面坝休混凝土总量为52.48X 104m\ :K中碾压混凝土44.70X 104m3,占坝体总方量的85.2%。

大坝基础垫层河床部位为1〜2m厚的常态混凝土，两岸为Im厚的变态混凝土；坝基垫层常态混凝土和 坝体强约束区碾压混凝土均外掺MgO膨胀剂；上游面二级配防渗碾压混凝土厚2.5in〜6.5m、强度等级Czoa、 抗渗强度Wg;坝体大体积三级配碾压混凝土为C$90、抗渗强度W6；坝棊热层常态混凝土为C20.90＞抗渗强 度Ws；台阶溢流面采川lm厚的变态混凝土，强度等级C2690,溢流堰头釆用C25-28常态混凝土，闸墩为C30-28 常态混凝土溢流坝和非溢流坝材料分区分别见图1和图2所示3计算基木资料3. 1气温和水温 图2非溢流坝剖面表1气温和水温 单位：C项目―•二三五六七八九十十一十二年多年平均气 温6.57.812.617.620.923.225.524.821.617.312.78.216.51995-98年平 均水温12.210.811.314.317.419.520.020.820.31&517.014.016. 3鸭池河水文站多年最大降温成果表项目―•二三卩q五六七八九十十一十二年多年最大次 降温14.41&51&915.714.711.3& 28.413.615.613.915.4相应年份197719741966197919601966198019741978197019811976多年二II内 最大降温11.916.818. .914.414.711.3& 27.510.415.612.911. 7相应年份1979197419661979196019661980198119721970196619663.2碾压混凝土配合比混凝土原材料中，水泥为贵州水泥厂生产的乌江牌P.O 42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰为 凯里电厂II级粉煤灰，MgO为辽宁海城牛产。

本工程采用人工砂石骨料，其母岩属灰岩，热膨胀系数低，由其拌制的混凝土具有较好 的抗裂性能经过人量的室内试验和现场试验，分析比较后确定的人坝混凝土配合比见表2,其特点 是高掺粉煤灰和部分外掺MgO具有微膨胀补偿收缩特性表2碾压混凝土设计配合比混凝土 编号强度等级水胶比砂率(%)粉煤灰(%)MgO(%)外加剂(％)每n?混凝土材料用量(kg)QH-R20DH9水泥粉煤灰水砂右子索碾20-2^90-200.5038503.00.60.129494948151365索碾15-3C9OJ50.5534603.00.60.126496887471489索常20-3GjOJO0.5531403.00.80.0081157610567015023.3混凝土热力学性能指标混凝土热力学性能指标见表3、4、53.4变形性能指标变形性能见表6・1、6-2o表3混凝土力学性能指标编号桧强度等级抗压强度MPa抗拉强度MPa极限拉伸10"抗压弹模10MPa容重kg/m*7天28天90天7天28天90天7天28天90天7天28天90天索碾20-2C90-2012.719.828.31.041.792. 525368772.23.242435索碾15-3Cgo-]510.916.925.211. 532. 1952637123.23. 852430索变20-2C90 2010.71825. 70. 941. 532.275164732. 13. 33. 882448索变15-3Cgo-159.615.222.60.91.342. 155059691.93.23. 622441索常20-3C90 2014.822.531.21.22.022. 746273862.63.54. 192458表4混凝土绝热温升(C)编号磴强度等级1天3天5天7天10天14天21天28天90天索碾20-2Cw-202.87.710.411.813.214.215.9117.019. 53索碾15-3Cw-J52.65.4& 410. 111.713.014. 116. 1318. 92索变20-2CgO-203.49.612.514.917.818.019. 120.522.6索变15-33.08.211.012.414.315.416.017.519.6索常20-3Cgo-206.412.816.017.919.721. 122.523.325.0表5混凝土热学性能指标编号比热 KJ/Kg. C导热系数 KJ/m. h. C导温系数 m2/h热膨胀系数 lo^d/t）—级配Cg-go0. 9218. 1030. 00365.5二级配 ClS-9O0. 895& 1410. 00385.5表6-1掺NF-M膨胀剂混凝土自身体积变形（X10”）编号混凝土强度等级1天3天5天7天10天14天21天28天90天备注索碾20-2Cgo 20304142617491101103114索碾15-3C90-1521.531465769859597106索变20-2C90 2034.546.74& 369.584.3104. 5115.6118. 5130. 5索变15-3C9O-I524.635.652.765.479.297.5109. 3111.6121.9索常20-3C90 2034.639.741. 150.566.873. 178.282.489.2不掺膨胀剂碾压混凝土-1. 1-5.6-7.8-11. 5-15.2-17. 1-18.0表6-2掺MgO膨胀剂混凝土自身体积变形（X10”）编号处强度等级3X7天14夭21夭28夭60夭區）180天备注索碾15-3CdO-155. 198. 5512. 0314. 7617.331921.7122.15索常20-3C90-207.811.614.819. 122.724.225.426. 13.5施工进度2003年10月进行坝基清理、垫层混凝土浇筑。

2003年11月进行坝基固结灌浆和浇筑强约朿区混凝土2003年12刀〜2004年2刀浇筑强约束区混凝土2004年3月〜2004年5月浇筑弱约束区混凝土，直至770 m高程2004年6月〜2004年9月度汛2004年10月〜2004年12月浇到811 m高程2005年5月坝体浇到坝顶高程843.8 m高程4混凝土温升及温度应力分析4.1计算原理为防止混凝土坝出现裂缝，坝体温度应力必须满足下式： pEh o max WK式小：omax——各种温差所产生的温度应力之和； p——混凝土的极限拉伸值；Eh——混凝土的弹性模量；K—安全系数，一般取1.3〜1.8,考虑建成后水库不能放空，因此从严控制取 K=1.8采用有限元进行稳定温度场、徐变变形、徐变应力分析1 月（6870 天）图3索风营大坝距右岸约78.43 m处剖面准稳定温度场（单位:4.2温度控制设计方案比较（1）横缝设置方案温度控制设计首先在不设纵缝、不设横缝与横缝长30m二种方案进行温度徐变应力计 算，计算结果如下：大坝整体不分缝，考虑混凝土不膨胀且收缩IX个微应变的原始状况，从应力图中可以 看，在部份范I韦I内拉应力较小，但在靠近两岸坝肩局部范I韦I拉应力较人，超过允许的抗拉强 度，而在距右岸约158.07m左右的剖而上，大而积大范围的拉应力超过2MPa。

最大达到3.2 MPa横缝长30m方案，计算得出最高温升约为33 C左右在不采取温控措施的情况卜，有 些剖而的拉M力比较人，主要集中在坝蹄部位，两岸坝肩及溢流坝段剖而的应力值较小，至 运行期的应力状况基木上是该工况的最大应力产生的时期分缝后不考虑寒潮袭击吋，下游 而部位拉应力均小于2 MPa,溢流坝坝踵部位拉应力为2.5-3MPa，非溢流坝中上部拉应力 为2.（）〜3MPa0需采取一定的温控措施才能满足混凝土的防裂要求最后根据工程经验和计算结來，大坝选择共分7条诱导缝、1条横缝，横缝长20m左右的 方案2）采用微膨胀混凝土防止大坝裂缝方案利用微膨胀混凝土的方案进行温度徐变应力计算，计算结果如下：各断而的运行期应力，是指人。