外掺MgO混凝土拱坝变形性态研究
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摘要
本文以广东某外掺MgO混凝土拱坝为例，研究分析了外掺MgO混凝土拱坝的变形性态。主要研究内容如下：
1、对外掺MgO混凝土的自生体积变形试验资料进行综合分析研究，在此基础上，探讨了外掺MgO混凝土自生体积变形的指数模型和双曲线模型，并建立了外掺MgO掺量为4.5％混凝土自生体积变形模型。
2、在深入研究三维有限元仿真分析理论的基础上，针对外掺MgO混凝土的特点，参与开发研制了一套能仿真外掺MgO添加剂的大体积混凝土结构温度场与应力场的分析程序。
3、结合广东某外掺MgO混凝土拱坝，对其施工过程进行了模拟，完成了坝体的温度场、自生体积膨胀场、应变场、应力场及位移场的实时仿真分析，同时结合原型观测资料的分析，对仿真分析成果进行了验证。
4、通过对掺MgO混凝土拱坝和不掺MgO混凝土拱坝的分析比较，进一步验证了外掺MgO混凝土快速筑拱坝技术的可行性和科学性，为外掺MgO混凝土在拱坝上的应用提供了科学依据。
One concrete arch dam with MgO admixture in GuangDong province was regarded as an example in this paper. The arch dam's deformation characteristic was studied. The main contents are as follows:
1. The experimental data of autogenous volume deformation of concrete with MgO admixture (MgO concrete for short) was comprehensively analyzed, then the exponent model and hyperbola model for autogenous volume deformation of MgO concrete were discussed. At the same time, the autogenous volume deformation model of concrete that has 4.5% MgO content was developed.
2. The simulated analysis theory of three dimension FEM was deeply studied. According to the characteristic of MgO concrete, a simulated analysis program that can analyze the thermal field and stress field in the mass concrete with MgO admixture was developed by the author together with others.
3. With the consider of one MgO concrete arch dam in GuangDong province, its construct course was simulated and its thermal field, autogenous volume expansion field, strain field, stress field and displacement field were also analyzed. At the same time, the simulated analysis theory and accuracy and rationality of the program were validated in comparison with the prototype observation data.
4. By comparing the concrete arch dam with MgO with the concrete arch dam without MgO, the feasibility of the fast construction technology of arch dam with MgO concrete was verified, which provided scientific evidence for the application in concrete arch dam with MgO admixture.
1、对外掺MgO混凝土的自生体积变形试验资料进行综合分析研究，在此基础上，探讨了外掺MgO混凝土自生体积变形的指数模型和双曲线模型，并建立了外掺MgO掺量为4.5％混凝土自生体积变形模型。
2、在深入研究三维有限元仿真分析理论的基础上，针对外掺MgO混凝土的特点，参与开发研制了一套能仿真外掺MgO添加剂的大体积混凝土结构温度场与应力场的分析程序。
3、结合广东某外掺MgO混凝土拱坝，对其施工过程进行了模拟，完成了坝体的温度场、自生体积膨胀场、应变场、应力场及位移场的实时仿真分析，同时结合原型观测资料的分析，对仿真分析成果进行了验证。
4、通过对掺MgO混凝土拱坝和不掺MgO混凝土拱坝的分析比较，进一步验证了外掺MgO混凝土快速筑拱坝技术的可行性和科学性，为外掺MgO混凝土在拱坝上的应用提供了科学依据。
One concrete arch dam with MgO admixture in GuangDong province was regarded as an example in this paper. The arch dam's deformation characteristic was studied. The main contents are as follows:
1. The experimental data of autogenous volume deformation of concrete with MgO admixture (MgO concrete for short) was comprehensively analyzed, then the exponent model and hyperbola model for autogenous volume deformation of MgO concrete were discussed. At the same time, the autogenous volume deformation model of concrete that has 4.5% MgO content was developed.
2. The simulated analysis theory of three dimension FEM was deeply studied. According to the characteristic of MgO concrete, a simulated analysis program that can analyze the thermal field and stress field in the mass concrete with MgO admixture was developed by the author together with others.
3. With the consider of one MgO concrete arch dam in GuangDong province, its construct course was simulated and its thermal field, autogenous volume expansion field, strain field, stress field and displacement field were also analyzed. At the same time, the simulated analysis theory and accuracy and rationality of the program were validated in comparison with the prototype observation data.
4. By comparing the concrete arch dam with MgO with the concrete arch dam without MgO, the feasibility of the fast construction technology of arch dam with MgO concrete was verified, which provided scientific evidence for the application in concrete arch dam with MgO admixture.
引文
[1]丁宝瑛、岳耀真、朱绛，掺MgO混凝土的温度徐变分析[J]，水力发电学报，1991(4)。
[2]李承木，MgO微膨胀混凝土的变形特性研究[J]，水电站设计，1990(2)
[3]李承木，掺MgO混凝土自生体积变形的温变效应试验及其应用[J]，水利水电科技进展，1999(5)。
[4]李承木，MgO混凝土自生体积变形的长期试验研究成果[J]，水力发电学报，1999(2)。
[5]朱伯芳，论微膨胀混凝土筑坝技术[J]，水力发电学报，2000(3)。
[6]Wilson E L. The determination of temperature within mass concrete structures (SESM Report No.68-17). Structures and Materials Research[J]. Department of civil Engineering, University of California, Berkeley, Dec. 1968.
[7]Tatro Stephen B, Schrader Ernest K.Thermal considerations for roller-compacted concrete[J], ACI Journal, March-Aprial, 1988.
[8]Barrett P K et al. Thermal structure analysis methods for RCC dams[J]. Proceeding of conference of roller compacted concrete Ⅲ, Sam Diedo, California, 1992
[9]Yohru Kawaguchi and Sunao Nakane. Investigations on determining thermal stress in massive concrete structures[J]. ACI. 1996, 93(1).
[10]Chikahisa H, Mtsuzaki J, Nakahara H, Sakurai S.Adapation of back analysis methods for estimation of thermal and boundary characteristics of mass concrete structure[J]. Dam Engineering, 1992, 3(2).
[11]朱伯芳，多层混凝土结构仿真应力分析的并层算法，水力发电学报，1994(3)。
[12]朱伯芳，混凝土高坝仿真计算中的并层坝块接缝单元，水力发电学报，1995(3)。
[13]朱伯芳，弹性徐变体的分区异步长解法，水利学报，1995(7)。
[14]丁宝瑛，王国秉，黄淑萍等，国内混凝土坝裂缝成因综述与防止措施，水利水电技术，1994(4)。
[15]黄淑萍，胡平，岳耀真，观音阁水库碾压混凝土大坝温度应力仿真计算研究，水
力发电，1996(7)。
[16]刘光廷，麦家喧，张国新，溪柄碾压混凝土薄拱坝的研究，水力发电学报，1997(2)。
[17]张国新，刘光廷，刘志辉，整体碾压混凝土拱坝工艺及温度场仿真计算，1996(1)。
[18]张国新，张丙印，王光纶，混凝土面板堆石坝温度应力研究，水利水电技术，2001(1)。
[19]赵代深，薄钟禾等，混凝土拱坝应力分析的动态模拟方法，水利学报，1994(8)。
[20]陈里红，傅作新，龙滩碾压混凝土重力坝的温控标准研究，红水河，1996(1)。
[21]方坤河，曾力，阮燕等，混凝土强度、变形及其发展，大连理工大学学报，1997(8)。
[22]曾力，方坤河，吴定燕等，混凝土防裂指标的研究，水利水电技术，2000(11)。
[23]王建江，陆迷远，魏锦萍，RCCD温度应力分析的非均质单元方法，力学与实践，1995(3)。
[24]黄达海，殷福新，宋玉普，碾压混凝土坝温度场坊真分析的波函数法，大连理工大学学报，2000(3)。
[25]黄达海，宋玉普，赵国藩，碾压混凝土坝温度徐变应力仿真分析的发展，土木工程学报，2000(8)。
[26]朱岳明、徐之青、张琳琳，掺氧化镁混凝土筑坝技术述评，红水河，2002(3)。
[27]杨艾娟，外掺氧化镁微膨胀混凝土筑坝技术简述[J]，水利发电，1993(11)。
[28]曹泽生，MgO微膨胀混凝土快速筑坝防裂技术研究[J]，水力发电，1994(6)。
[29]施均安，外掺氧化镁膨胀砼在水口水电站工程中的应用[J]，水利科技，1998(2)。
[30]吴中伟等，《补偿收缩混凝土》，中国建筑出版社，1979年。
[31]氧化镁筑坝技术论文集[M]，北京，电力工业部水利部水利水电规划总院，1994年1月。
[32]惠荣炎、王秀军，MgO微膨胀混凝土徐变试验研究[J]，水利水电技术，1991(7)。
[33]陈昌礼、郑治等，氧化镁混凝土的力学及变形性能试验研究，水电站设计，1993(3)。
[34]电力工业部，《水电站大坝安全管理办法》，1997年1月。
[35]能源部、水利部，《混凝土大坝安全监测技术规范》SDJ336-89(试行)。
[36]吴中如，《水工建筑物安全监控理论及其应用》，高等教育出版社，2003年。
[37]吴中如、顾冲时，《大坝安全监测的新理论和新技术》，河海大学科技进展，河海
大学出版社，1995年10月。
[38]水利水电混凝土技术情报网，《混凝土坝技术》，1991年3月。
[39]水利部、能源部东北勘测设计院科学研究所，《国外大坝安全监测技术》，1991年11月。
[40]Parer E.、Steiner N., Application of statical Methods in monitoring Dam Behavior, 《International Water power and dam comstruction》, December, 1986。
[41]ToniniD, 《Observed Behavior of Several lealiar Arch dams》, Proc ASCE. Journal of the power Division Vol.82, December, 1956。
[42]P.Bonaldi、M.Fanelli、G.Giuseppetti, Displacement Forcasting for Concrete Dams, 《Water Power Dam construction》, September, 1997。
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[45]任权，《大坝变形观测》，河海大学出版社，1989年
[46]刘智敏，《误差与数据处理》，原子能出版社，1981年5月。
[47]吴中如，《混凝土坝观测物理量的数学模型及其应用》，华东水利学院学报，1984年第3期。
[48]石振东、刘国庆，《试验数据处理与曲线拟合技术》，哈尔滨船舶工程学院出版社，1991年。
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[53]山田嘉昭(日)，《非线性有限元法基础》，清华大学出版社，1985年。
[54]姜弘道、陈和群，《有线单元法的程序设计》，水利电力出版社，1989年10月。
[55]蒋友谅，《非线性有限元法》，北京工业大学出版社，1988年6月。
[56][梅明荣，大体积混凝土结构温控分析的计算机仿真及非确定性计算[D]，南京，
河海大学，1994。
[57]Tonini, D.Observed behavior of several leakier arch dams, Proc.ASCE, Journal of the Power Division, Vol.82,Dec 1956。
[58]潘家铮，《水工建筑物的有限元分析》，水利电力出版社，1991年11月。
[59]陈宗梁等，《法国大坝安全监测技术》，1988年。
[60]王理华，《我国水电站大坝安全现状分析》，水力发电，1994年6月。
[61]邓昌铁，《意大利水电站大坝监控概况》，河海大学科学情报，1989年2月。
[62]赵志仁，《大坝安全监测的原理与应用》，天津科学技术出版社，1992年9月。
[63]焦李成，《非线性传递函数理论与应用》，西安电子科学大学出版社，1992年5月。
[64]匡震邦，《非线性连续介质力学基础》，西安交通大学出版社，1988年9月。
[65]郭柏灵，《非线性演化方程》，上海科技教育出版社1986年10月。
[66]华东水利学院，《弹性力学问题的有限单元法》，水利水电出版社，1982年(修订版)。
[67]傅作新，《工程徐变力学》，水利电力出版社，1985年。
[68]陈火红编著，《Marc有限元实例分析教程》，机械工业出版社，2002年。
[69]陈重喜，刘振威，《青溪水电站大坝推广MgO微膨胀混凝土防裂快速筑坝技术总结》。
[70]刘振威，《广东省青溪水电站工程大坝全面使用MgO微膨胀混凝土防裂快速筑坝技术的工程实践》。
[71]黄善和，范永年，《外掺MgO微膨胀混凝土在青溪工程中应用》。
[72]曹泽生，陈重喜，《青溪工程MgO微膨胀混凝土筑坝的原型观测》。
[73]广东省水电勘测设计院、阳春市水电设计室，广东长沙拱坝设计。
[74]李承木，《MgO混凝土自生体积变形的长期观测结果》。
[75]李忠伟，《对MgO水泥压蒸安定性的分析与探讨》。
[76]邓敏，唐明述等，《广东长沙拱坝混凝土膨胀剂在水泥浆体及砂浆中的膨胀研究》。
[77]陈正作，刘蕾，《广东长沙拱坝仿真设计研究报告及仿真应力复核说明》。
[78]广东省水利水电第二工程局，《广东长沙拱坝MgO微膨胀混凝土快速施工试验
研究报告》。
[79]阳武，《外惨MgO砼快速筑拱坝原体观测研究报告》。
[80]电力部、水利部水利水电规划设计总院，《MgO微膨胀混凝土筑坝技术暂行规定(试行)》。
[81]刘振威，《外掺MgO混凝土不分横缝快速筑拱坝在广东长沙拱坝的应用[J]》，广东水利水电，2000，(6)。
[82]刘振威，《关于外掺MgO混凝土快速筑拱坝应用技术研究的问题[J]》，广东水利水电，2001，(3)。
[2]李承木，MgO微膨胀混凝土的变形特性研究[J]，水电站设计，1990(2)
[3]李承木，掺MgO混凝土自生体积变形的温变效应试验及其应用[J]，水利水电科技进展，1999(5)。
[4]李承木，MgO混凝土自生体积变形的长期试验研究成果[J]，水力发电学报，1999(2)。
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