Регулирование температурного режима бетонных массивно-контрфорсных плотин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, кандидат наук Нгуен Хоанг

• Нгуен Хоанг
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Хоанг

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1

1.1. Конструкции построенных бетонных облегченных плотин

1.2. Влияние температурных воздействий на бетонные массивно-

контрфорсные плотины

1.3. Выводы по главе 1

ГЛАВА 2

2.1 .Методика расчета задач теории теплопроводности в трехмернойпостановке методом конечных элементов в локально-вариационной постановке

2.2.Тестовые задачи теории теплопроводности в трехмерной постановке

2.3.Методика определения термонапряженного состояния бетонных плотин в трехмерной постановке

2.4.Тестовые задачи термонаприяженного состояния в трехмерной постановке

2.5.Выводы по главе 2

ГЛАВА 3

3.1. Математическая прогнозная модель температурного режима бетонного массива, укладываемого по схеме длинных однослойных блоков (с использованием технологии «укатанного» бетона)

3.2. Математическая прогнозная модель температурного режима бетонного массива, укладываемого по схеме столбчатой разрезки

3.3. Использование математической прогнозной модели температурного режима возводимого послойно бетонного массива для прогноза трещинообразования

3.4.Выводы по главе 3

ГЛАВА 4

4.1.Температурный режим и термонапряженное состояние бетонной массивно-контрфорсной плотины на примере плотины Канкунской ГЭС

4.1.1.Температурный режим бетонной массивно-контрфорсной плотины Канкунской гидроузла

4.1.2. Термонапряженное состояние бетонной массивно-контрфорсной плотины Канкунской гидроузла в эксплуатационные периоды

4.2.Температурный режим и термонапряженное состояние бетонной массивно-контрфорсной плотины гидроузла Лай Чау

4.2.1.Температурный режим бетонной массивно-контрфорсной плотины гидроузла Лай Чау в эксплуатационный период

4.2.2. Термонапряженное состояние бетонной массивно-контрфорсной плотины гидроузла Лай Чау в эксплуатационный период

4.3.Выводы по главе 4

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Регулирование температурного режима бетонных массивно-контрфорсных плотин»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Бетонные плотины являются широко распространенным типом водоподпорных сооружений на скальных основаниях. Стремление к улучшению их работоспособности и удешевлению привело к появлению и развитию облегченных бетонных плотин, к которым можно отнести массивно-контрфорсные и облегченные гравитационные плотины. Эти конструкции получили широкое применение в различных климатических условиях, в том числе и в условиях сурового северного климата. Одним из основных воздействий на бетонную массивно-контрфорсную плотину в суровых климатических условиях является температурное воздействие. Формирование температурного режима бетонной массивно- контрфорсной плотины начинается с укладки первого блока и продолжает изменяться как в строительный, так и эксплуатационный периоды. В строительный период формирование температурного режима бетонного сооружения в основном определяется величиной разогрева в процессе твердения бетона. На эту величину экзотермического разогрева плотины влияет множество факторов: физические свойства цемента и его содержание, технология укладываемого бетона, климатические особенности района строительства и многое другое, В плотинах такого типа, как и в других массивных бетонных плотинах одной из основных проблем в период возведения является температурное трещинооб-разование. Основные мероприятия по борьбе с трещинообразованием в массивном бетоне были разработаны еще в 30-х годах прошлого столетия, когда интенсивно развивалось бетонное плотиностроение. Сегодня эти мероприятия дополнились и усовершенствовались, однако эта проблема до сих пор не может считаться решенной. Температурное трещинообразование наблюдается во многих современных плотинах, в том числе и в возведенных по технологии укатанного бетона с малым количеством цемента. Проблема трещинооб-разования особенно остро стоит для плотин, строящихся в суровом климате, где диапазон годовых изменений температуры воздуха может достигать почти

100°С. Так, в районе Мамаканской ГЭС температура самого холодного месяца - января - падает до -60 °С, а самого теплого - июля - поднимается до 37 °С. Практика показывает, что возникновение трещин в строительный период часто связано с ошибками в проектировании состава бетонов и режимов возведения плотины или с нарушениями необходимых условий.

В эксплуатационный период плотина подвергается сложному температурному воздействию по всем поверхностям. На гребень плотины и ее низовую грань воздействует температура воздуха и инсоляция. На напорную грань плотины влияет температура воды со стороны водохранилища, имеющая, как правило, неравномерное изменение температуры по глубине и времени. На подошву плотины оказывается температурное воздействие основания. Необходимость учета множества влияющих факторов, изменяющихся в пространстве и времени вызывает сложности в решении температурной задачи.

Строительство плотины в суровых климатических условиях, как правило, требует дополнительных мероприятии для регулирования температурного режима и термонаприяженного состоянии. Данная диссертационная работа посвящена изучению температурного режима бетонных облегченных плотин (массивно- контрфорсных и облегченных гравитационных) в зависимости от различных действующих факторов. В работе предпринята попытка по созданию математической имитационной модели температурного режима бетонных плотин при их возведении и эксплуатации ( в том числе в условиях, близких к условиям Вьетнама). Рассмотрены некоторые методы регулирования температурного режима плотины на примерах плотин Канкунской ГЭС и плотины гидроузла Лай Чау (Вьетнам).

Целью диссертации является разработка рекомендаций по достижению благоприятного температурного режима бетонных массивно-контрфорсных плотин в строительный и эксплуатационный периоды. Разработка рекомендаций основывается на анализе влияния различных факторов на формирование температурного режима при возведении бетонных массив-

5

ных плотин по различным технологическим схемам. Рассмотрены наиболее часто используемые сегодня схемы укладки бетона: столбчатая и сплошными длинными блоками (применительно к технологии «укатанного» бетона). На основе исследований созданы математические имитационные модели температурного режима бетонных массивно-контрфорсных , возводимых в различных климатических условиях (в том числе, близких к условиям Вьетнама).

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи исследований:

• усовершенствованы методики и программы расчетов температурного режима бетонных плотин с учетом их возведения и экзотермического разогрева;

• выполнен анализ влияния различных факторов на формирование температурного режима бетонных плотин и прогнозирование трещинооб-разование плотин при их возведении с использованием различных схем разрезки на блоки бетонирования;

• созданы математические имитационные модели температурного режима бетонной плотины при ее возведении;

• построены номограммы для оценки температурного режима послойно возводимого бетонного массива;

• проведены исследования в трехмерной постановке температурного режима и термонапряженного состояния реальных бетонных плотин с учетом всех действующих температурных воздействий на примере бетонных массивных плотин с воздушной полостью гидроузлов Лай Чау

. (Вьетнам) и Канкунской ГЭС.

Методы исследований основаны на численных методах решения пространственных задач по определению температурного режима и термонапряженного состояния сооружений. Кроме того, используется математиче-

ский аппарат теории планирования эксперимента и поиска оптимальных решений, методы номографирования.

Достоверность результатов исследований определяется проверкой полученных по созданной программе результатов тестовых задач с известными теоретическими или численными решениями.

Научная новизна работы состоит в следующих выносимых на защиту положениях:

■ усовершенствована методика расчета в пространственной постановке температурного режима возводимого бетонного сооружения с учетом экзо-термии цемента на основе МКЭ в локально-вариационной постановке;

■ проведены численные эксперименты, на основе которых создана математическая имитационная модель температурного режима послойно возводимого бетонного массива в различных климатических условиях (в том числе близких к условиям Вьетнама);

■ выполнен анализ влияния факторов (расхода цемента и его тепловыделения, толщины укладываемого слоя бетона, температуры укладки бетона и интенсивности возведения) на величину температурного разогрева возводимого бетонного массива для различных схем укладки бетона;

■ составлены номограммы для определения максимальной температуры экзотермического разогрева возводимого бетонного массива в зависимости от рассмотренных факторов;

■ выполнено прогнозирование возможного температурного трещинообразо-вания при возведении бетонного массива и сформулированы рекомендации по обеспечению монолитности плотины при ее возведении;

■ поставлены и решены численные задачи в пространственной постановке по определению температурного режима и термонапряженного состояния реальных гидротехнических объектов на примере плотин Канкунской ГЭС и гидроузла Лай Чау (Вьетнам), для которых даны рекомендации по предотвращению температурного трещинообразования;

Практическое значение работы состоит в том, что полученные результаты могут быт использованы в практике проектирования и строительства бетонных массивных плотин для получения благоприятных температурных режимов и термонапряженного состояния.

На защиту выносятся следующие вопросы, рассмотренные в диссертации:

• результаты численных исследований влияния некоторых факторов на температурный режим массивной бетонной плотины в строительный период;

• создание математической имитационной модели температурного режима послойно возводимого бетонного массива на основе факторного анализа и номографирование полученных зависимостей;

• постановка и решение задач по прогнозированию температурного режима и термонапряженного состояния бетонных плотин Канкунской ГЭС и гидроузла Лай Чау

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка из 121 наименований. Общий объем диссертации состоит из 165 страниц, из которых 165 машинописного текста. Диссертация содержит 48 рисунков и 12 таблиц.

В первой главе представлен обзор истории развития строительства бетонных масссивно-контрфорсных плотин и бетонных гравитационных плотин с межсекционными полостями, построенными в различных климатических условиях, в том числе в суровых климатических. Рассмотрено влияние температурных воздействий на работу конструкций и некоторые методы по регулированию их температурных режимов. Приводится развитие методов расчета температурного режима и термонапряженного состояния бетонных плотин и их возможности на сегодняшний день.

Во второй главе дается описание использованных теоретических основ решения задачи по определению температурного режима и термонапряжен-

ного состояния бетонных плотин с учетом особенностей их возведения и эксплуатации по методу конечных элементов в локально-вариационной постановке. Также приведены результаты решений ряд тестовых задач, показавших хорошее совпадение с известными теоретическими и численными решениями.

В третьей главе проводится анализ влияния некоторых факторов на формирование температурного режима в процессе возведения послойно укладываемого бетонного массива. В качестве факторов рассмотрены состав бетона (количество используемого цемента и его тепловыделение), технологические факторы (температура укладки бетона, интенсивность возведения массива по высоте, толщина укладываемого слоя). Исследования проведены для двух наиболее часто используемых схем укладки бетона: сплошными длинными блоками (применительно к технологии «укатанного» бетона) и по схеме столбчатой разрезки (применительно к вибрированному бетону). На основе полученных результатов составлены номограммы для определения максимальной температуры внутри бетонного массива. Проведена оценка возможного трещинообразования для принятых конкретных условий возведения. Сформулированы некоторые рекомендация по регулированию температуры в возводимом бетонном массиве.

Четвертая глава посвящена решению задач по определению температурного режима и термонапряженного состояния бетонной массивно- контр-форсной плотины на примере плотин Канкунской ГЭС и гидроузла Лай Чау (Вьетнам). Приводятся рекомендации по регулированию их температурного режима.

В заключении диссертационной работы приведены общие выводы, дается список литературы

ГЛАВА 1. ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА БЕТОННЫХ ОБЛЕГЧЕННЫХ ПЛОТИН И ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ИХ РАБОТУ.

1.1. Конструкции построенных бетонных облегченных плотин.

Поиски путей улучшения и удешевления конструкций бетонных гравитационных плотин на скальных основаниях привели к созданию нового типа конструкций - облегченных бетонных плотин, к которым можно отнести массивно-контрфорсные плотины и облегченные гравитационные плотины с расширенными межсекционными швами. Опыт проектирования и строительства таких конструкций показал возможность и целесообразность их применения практически в любых климатических условиях, в том числе в условиях сурового климата.

Первая массивно- контрфорсная плотина с одиночными контрфорсами-Дон Мартин высотой 39 м [79] была построена в 1929 г. в США. Имеется более чем 80-летний опыт строительства таких сооружений в достаточно суровых климатических условиях высокогорных районов Швейцарии, Швеции, Норвегии, Канаде [79]. В 1930-1935 гг. в Швейцарии на высоте около 2200 м над уровнем моря была построена пустотелая массивно-контрфорсная плотина Диксанс. Напорная грань плотины почти вертикальная (уклон 0,04), уклон низовой грани 0,81. Плотина состояла из сдвоенных контрфорсов шириной 26 м и максимальной высотой до 87 м с изолированными от наружного воздуха полостями. Наблюдения за плотиной в период эксплуатации показали малую чувствительность тела плотины к изменениям внешней температуры; температура контрфорсов не опускалась ниже 2—3°С.

В 1950-1960 гг. в горных районах Швейцарии был построен ряд достаточно высоких бетонных гравитационных облегченных плотин. Это такие плотины как, например Ретерихсбоден (построена в 1950 г., высота плотины 92 м, объем плотины 279 тыс. мЗ), Обераар (построена в 1954 г., высота 100 м,

объем 453 тыс. мЗ), Альбинья (построена в 1959 г., высота 115 м, объем 970 тыс. мЗ). Для экономии бетона и снижения противодавления в этих плотинах устраивались расширенные температурные швы шириной до 3-6 м [80].

Широкое распространение массивно-контрфорсные плотины получили в Швеции. Из 25 построенных наиболее высоких бетонных плотин 15 - массивно-контрфорсные. Несколько массивно-контрфорсных плотин средней высоты (до 40 м) было построено в северных районах Швеции. Для них также характерна почти вертикальная напорная грань. Расстояния между осями контрфорсов приняты в интервале 6-8 м. Полости плотины со стороны нижнего бьефа закрыты стенкой, при необходимости они обогреваются воздухом от генераторов ГЭС. Достигнутая экономия бетона составляет (20-25)%. Самая большая контрфорсная плотина Швеции - плотина Стофинфорсен, построенная в период 1949-1954 годы. Общая длина плотины -1200 м, из них 800 м - контрфорсная часть максимальной высотой 40 м. В результате воздействия отрицательных температур возникли трещины в контрфорсах и напорных перекрытиях плотины.

В настоящее время в разных странах мира построено более 500 контр-форсные плотин. В период существования СССР на территории России и примыкающих государств построено несколько крупных массивно - контр-форсных плотин и гравитационных плотин облегченного типа.

В суровых климатических условиях Восточной Сибири большое распространение получили гравитационные плотины с расширенными швами. В 1955-1961 годах была построена 90-метровая плотина Бухтарминской ГЭС. Плотина имеет максимальную ширину по основанию 77 м, длину по гребню 430 м, разрезана температурными швами на секции шириной 12-19 м. В глухих секциях плотины выполнены расширенные деформационные швы до 2,4-4,0 м и до высоты 25 м. Среднегодовая температура воздуха в районе строительства равна 3°С.

Плотина Братской ГЭС (1955-1963 г.г.) максимальной высотой 128 м, с вертикальной напорной гранью и уклоном низовой грани 1:0,8, имеет разрезку на секции шириной 22 м. Межсекционные швы расширены до 7 метров (отношение толщины контрфорса к ширине секции составляет 0,68) . Плотина возводилась с применением столбчатой разрезки. Среднегодовая температура воздуха в районе строительства равна -2,6°С, среднемесячная температура января -23,6°С.

Дальнейшее развитие облегченных плотин подобного типа вылилось в строительство плотины Мамаканской ГЭС. Максимальная высота плотины 57 м, заложение верховой грани 1:0,5, низовой - 1:0,75. При ширине секций 15 м ширина расширенных швов составляет 6 м (отношение толщины контрфорса к ширине секции составляет 0,6). Среднегодовая температура воздуха составляет -5,8°С, максимальная +37°С, минимальная -60°С. Для обеспечения стабильного температурного поля тела плотины в процессе эксплуатации предусмотрен электрообогрев воздуха в полостях калориферами общей мощностью 80 квт. Их включение производится на период 1-1,5 месяца в конце зимнего периода. В итоге в эксплуатационный период в центральной зоне плотины был достигнут постоянный температурный режим с температурой бетона около 5°С за исключением зоны вдоль низовой грани плотины. Для лучшего восприятия больших колебаний температуры устроены швы-надрезы, разделяющие секцию шириной 15 м на две части по 7,5 м. Разрезка плотины - столбчатая с объемными межстолбчатыми швами. Тип плотины с расширенными швами показал хорошую работу в суровых климатических условиях и позволил уменьшить объем бетона по сравнению с массивными на 21,5%.

Набольшая степень облегчения была достигнута на массивно-контрфорсной плотине Зейской ГЭС (1970-1980 г.г.). Плотина на р. Зея высотой 111м построена в суровых климатических условиях с амплитудой ко-

I *

$

У

лебания температуры до 83°С и с зимними температурами, достигающими -52 °С. Уклон низовой грани плотины 1:0,8, верховой -1:0,15. Ширина секции плотины равна 15 м, толщина контрфорса -7м (отношение толщины контрфорса к ширине секции составляет 0,47). В станционных секциях ширина секции плотины равна 12 м, толщина контрфорса -5м (отношение толщины контрфорса к ширине секции составляет 0,42). Решение плотины в массивно-контрфорсном варианте, помимо уменьшения неблагоприятного воздействия температуры на напряженно-деформированное состояние плотины, позволило уменьшить ее стоимость по сравнению с гравитационным вариантом на 15%. Исследования температурного режима плотины Зейской ГЭС [68] показали, что глубина промерзания по низовой грани плотины примерно равна 3,0-3,5 м, что равно толщине теплозащитной стенки. Для гравитационного варианта в таких же условиях глубина промерзания составляет 815 м, что составляет почти половину всего профиля. Исследованиями было определено, что для поддержания оптимального температурного режима возможен электрообогрев калориферами общей мощностью 10-15 квт. Экономия по сравнению с гравитационным вариантом плотины составила 15%. В период строительства трубное охлаждение прискальных блоков использовалось только в оголовках плотины. Бетон контрфорсов остывал до температур омоноличивания за счет естественного рассеивания тепла.

В достаточно тяжелых климатических условиях (амплитуда годовых колебаний температуры 80°С) в предгорном районе Киргизии была построена массивно-контрфорсная плотина Кировского водохранилища на р.Талас. Плотина имеет максимальную высоту 82 м, длину по гребню 260 м, заложения верховой и низовой граней 1:0,45. В нижней части низовая грань упола-живается до заложения 1:0,7. Плотина разрезана на секции шириной 22 м, толщина контрфорсов -10 м. Для изоляции межсекционной полости от наружного воздуха по низовой грани устроен прилив-оголовок толщиной 5 м. Бетонирование одиночных контрфорсов выполнялось методом послойной

ь

укладки бетона («Токтогульский» метод). По сравнению с гравитационным вариантом объем бетона снижен на 12,2%.

На территории Узбекистана на р.Карадарье построена массивно-контрфорсная плотина Андижанского гидроузла со сдвоенными контрфорсами. Плотина имеет высоту 115 м, разрезана на секции шириной 26,3 м. Заложения верховой и низовой граней -1:0,5. Длина плотины по гребню 1180м. Основание плотины - хлоритовые сланцы, трещиноватые, имеются тектонические нарушения, сейсмичность 9 баллов.

Сегодня в мире и в России, в частности, построено достаточно большое количество массивно-контрфорсных плотин и гравитационных плотин с расширенными швами. Достаточно большое количество подобных конструкций работает в достаточно сложных климатических условиях. Данные конструкции могут быть вполне конкурентоспособны с другими типами плотин. Помимо возможной экономической целесообразности данный тип плотины обладает рядом преимуществ, в том числе с точки зрения восприятия температурных воздействий.

1.2. Влияние температурных воздействий на бетонные массивно-контрфорсные плотины

Формирование температурного режима бетонных массивно - контрфорс-ных плотин и бетонных гравитационных плотин с расширенной полостью представляет очень сложный, постоянно изменяющийся во времени процесс.

Температурный режим при возведении плотины. При возведении плотины основным действующим температурным фактором является экзотермический разогрев. Температура разогрева зависит от многих факторов: расхода цемента, его тепловыделения, толщины укладываемых блоков или слоев, температуры укладки бетона, темпа роста сооружении и т.д.. В процессе укладки плотины такого типа обычно используют систему столбчатой разрезки. Преимуществом этой системы является простота и независимость бе-

14

тонирования отдельных столбов, что обеспечивает высокие темпы возведении. Эта система разрезки используется с технологией вибрированного бетона с высоким расходом цемента и его тепловыделением, что как правило, приводит к большему значению температуры в центре сооружении.

В процессе возведения массива и интенсивного тепловыделения цемента происходит значительный нагрев внутренней зоны массива. В результате этого могут возникать большие температурные перепады, которые вызывают значительные растягивающие напряжения и приводят к трещинообразова-нию.

Проблема трещинообразования возникла с началом массового использования бетона для строительства массивных сооружений. Основные мероприятия по борьбе с трещинообразованием были разработаны еще в конце 20-х -начале 30-х годов прошлого столетия, когда интенсивно возводились массивные бетонные плотины. Второй всплеск бетонного плотиностроения и повышения интереса к проблеме трещинообразования можно отнести к 50-ым -60-тым годам 20 века, когда началось массовое строительство гидроэне-гетических объектов на территории Восточной Сибири. Однако и сегодня можно констатировать, что эта проблема не решена до конца: практически все современные бетонные плотины подвержены температурному трещино-образованию (в той или иной степени). Даже в плотинах, возводимых по технологии «укатанного» бетона, отличающихся гораздо меньшим расходом используемого цемента, весьма часты случаи возникновения трещин в процессе возведения.

На основе анализа натурных наблюдений при возведении плотины Братской ГЭС, была предложена следующая классификация строительных температурных трещин в зависимости от их происхождения [80]:

- трещины в неперекрытом блоке, возникающие в результате интенсивного остывания открытых поверхностей бетонного блока (при зимнем

к

бетонировании) или интенсивного экзотермического разогрева внутри блока (при летнем бетонировании).

- трещины, связанные с перекрытием блока, которое может вызвать

большой температурный перепад между ранее уложенным бетоном I (уже остывшим) и вновь уложенным (в котором присходит интенсив-

ное тепловыделение).

- трещины, вызванные высоким темпом бетонирования, которое мо-

жет вызвать неравномерность температурного поля в горизонтальном направлении: при увеличенном интервале в укладке смежных блоков периферийные зоны у боковых поверхностей остывают, а в центральных зонах продолжается повышение температуры.

- трещины в массиве старого бетона: вызваны разницей температуры

внутри старого массива (уже остывшего) и нагретой внешним температурным воздействием боковой поверхностью блока. Как показывает практика строительства массивных бетонных плотин [7375] в зависимости от условий «защемления» и расположения блока в теле плотины (рис. 1.1) возникновение температурных трещин связано с температурными перепадами:

• для блоков в зоне «защемления» (рис. 1, б), расположенных вблизи основания плотины (зона высотой примерно равной длине блока /¿Д основной причиной трещинообразования является перепад между осред-ненной температурой в блоке в период экзотермии и осредненной температурой в блоке в период эксплуатации ЛТ2 (рис. 1, д);

• для блоков в «свободной» зоне (рис.1, б) определяющим является перепад между температурой в центре блока и на его наружной поверхности АТ] (рис. 1, г).

Исследованию температурного режима массивных бетонных плотин посвящено достаточно большое количество современных работ, выполненных с использованием современных методов [71, 84, 86]. В данной работе автором

предпринята попытка создания математической прогнозной модели температурного режима послойно укладываемого бетонного массива в зависимости от основных действующих факторов (глава 3). Использование такой модели позволит принимать рациональные решения по составу бетонов (расходу цемента и его тепловыделению) и технологической схеме возведения бетонных плотин (интенсивность возведения плотины по высоте, толщина укладываемого слоя бетона).

а)

Рис. 1.1. Схемы бетонирования массивных бетонных плотин и температурные перепады.

а- схема укладки однослойными длинными блоками (технология «укатываемого» бетона); б- схема столбчатой укладки бетона (технология «вибрированного» бетона); г- график изменения температур в блоке и опасный температурный перепад в «свободной» зоне; д- график изменения температур в блоке и опасный температурный перепад в «зещемленной» зоне.

Укатанный бетон

Зона «защемления»

«Свободная»

Попытки создания аналогичных математических моделей предпринимались ранее, однако, они рассматривали конкретные объекты и условия возведения и ограниченное количество влияющих на процесс факторов [9, 10].

Расчеты термонапряженного состояния бетонных массивов при их возведении являются достаточно трудоемкой задачей, которая сегодня решается, как правило, с помощью специальных вычислительных программ [71, 84, 86]. В результате многолетней практики проектирования и инженерных расчетов выработана доступная методика оценки возможного трещинообразования, которая дает приемлемые для предварительных расчетов результаты [73-75]. В соответствии с этой методикой величину допустимого температурного перепада максимальных температур в блоке можно выразить следующим образом [73]:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Хоанг, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адлер Ю. П., Маркова Е. В. И Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Издат-во "наука" 1976, 280 с.

2. Алексеева Л. Г., Кузнецова О. М., Фрид С. А. Программа для расчета температурного режима массивных бетонных гидротехнических сооружений. - Материалы симпозиума "ЭВМ-ГЭС 73". -Л.: Энергия, 1973, 7с.

3. Алексеева Л. Г., Фрид С. А. Опыт применения ЭВМ для исследования нестационарного температурного поля бетонных гидротехнических сооружений. Труды координационных совещаний по гидротехнике. -Л.: Энергия, вып. 103. 1975, с. 76-79.

4. Арсеньева А. Н., Вайнер М. М. Опыт использования электроинтегратора для исследования температурного режима бетонных и земляных гидротехнических сооружений - Труды координационных совещаний по гидротехнике. -Л.: Энергия, вып. 103. 1975, с. 79-81.

5. Банничук Н. В., Петров В. М., Черноусько Ф. Л. Численное решение вариационных и краевых задач методом локальных вариаций. Теория вычислительной техники и математической физики. 1966, т. 6, с .6.

6. Банничук Н. В., Черноусько Ф. Л. Вариационные задачи механики и управления. Численные методы. -М .: Наука, 1973, 283 с.

7. Берг В. А., Решение уравнения теплопроводности методом конечных разностей. - Информационный сборник Ленгидэпа, Л., №21, 1961.

8. Био М. Вариационные принципы в теории теплообмена. -М.: Энергия, 1975, 209 с.

9. Гинзбург С. М., Рукавишникова Т. Н., Шейнкер Н. Я., Имитационные модели для оценки температурного режима бетонной плотины на примере Бурейской ГЭС. - Известия ВНИИГ 2002, т. 241, с. 173-178.

10. Гинзбург С. М. , Рукавишникова Т. Н. , Шейнкер Н. Я. , Применение имитационных моделей при идентификации параметров температурного режима бетонных массивов в стадии возведения. - Известия ВНИИГ 2002, т. 241, с. 178-187.

11. Гинзбург С. М. , Шейнкер Н. Я. , Оценка температурного режима бетонных массивов в процессе их возведения с учетом случайных факторов. - Известия ВНИИГ 2002, т. 241, с. 188-192.

12. Дзюба К. И. Исследования термонапряженного состояния элементов гидротехнических сооружений, выполненных в НИСе гидропроекта. -труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. IY, JL : Гос-энергоиздат, 1962, с. 168-191.

13. Дзюба К. И. Применение численных методов для исследования термонапряженного состояния гидросооружений. - труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 103, JI.: энергия, 1975, с. 9-13.

14. Дзюба К. И., Гунн С. Я. Расчет толстых прямоугольных плит методами трехмерной теории упругости. - Труды гидропроекта, сб. №28, М. : 1973, с. 40-45.

15. Дзюба К. И., Деткова М. И., Прелова JL Е. , Фрадкина Н. И. Теоретические исследования термонапряженного состояния блоков бетонирования, укладываемых Токтогульским методом. - Труды гидропроекта, сб. №28, М.: 1973, с. 224-232.

16. Дзюба К. И., Прелова JL Е. , Фрадкина Н. И. Влияние различных физических и производственных факторов на термонапряженное состояние

бетонной кладки. -Сб. докладов международного симпозиума по строительству плотин. Болгария, Варна, 1969, с. 1-15.

17. Дзюба К. И., Фрадкина Б. В. Исследование плотины Курпсайской ГЭС на основе численного решения пространственной задачи теории упругости. - М. : Гидротехническое строительство, 1983, №2, с. 19-25.

18. Дятловицкий Л. И., Рабинович Л. Б. Определение термоупругих напряжений в массивах с учетом наращивания массива. - Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 1У, ГЭИ, Лениград, 1962, с. 55-75.

19. Плят Ш.Н. Расчеты температурных полей бетонных гидросооружений. Издательство "Энергия", 1974.

20. Плят Ш.Н. Метод расчета теплового режима бетонных гидротехнических сооружений. Известия ВНИИГ, 1964, т. 84, с. 298-342.

21. Плят Ш. Н., Овчиникова Т. Т. Метод расчета термонапряженного состояния бетонных массивов гидротехнических сооружений в процессе их возведения. - Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 103, Л.: Энергия, 1975, с. 180-184.

22. Прелова Л. Б., Фрадкина Н. И. Исследование термонапряженного состояния бетонной кладки при столбчатой разрезке плотин на блоки бетонирования и послойном (Токтогульском) методе укладки бетона. - Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 103, Л. : Энергия, 1975, с. 192-195.

23. Лыков А.В. Теория теплопроводности. -М.: Высшая школа, 1976, 599 с.

24. Зубков В. И. Программа расчета температурного режима бетона при послойной укладки. - Известия ВУЗов, строительство и архитектура, № II, 1973, с. 87-92.

25. Идельсон В. Б. Применение метода конечных элементов для расчета температурных полей бетонных плотин в строительный период. - В кн.: Материалы всесоюзной конференции молодых специалистов. Строительство ГЭС в горных условиях, Тбилиси: МИЦНИЕРББА, 1979, с. 107-108.

26. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. - М. :Наука, 1964, с. 488.

27. Орехов В. Г. Исследование термонапряженного состояния бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений. - Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. IY, 1962, JI. : Госэнер-гоиздат, с. 76-97.

28. Фрид С.А. Температурные напряжения в бетонных и железобетонных конструкциях гидросооружений. - М: Госэнергоиздат, 1959, 79с.

29. Фрид С.А. Расчет изменения температуры бетонных массивов под влиянием экзотермии цемента. - Известия ВНИИГ, т.41, 1949, с. 67-76.

30. Фрид С.А. Температурные напряжения в бетооных и железобетонных конструкциях гидросооружений. - M. - JI. : Госэнергоиздат, 1959, 79 с.

31. Маслов Г.Н. Температурные напряжения и деформации бетонных массивов на основах теории упругости. - Л.: Известия ВНИИГ, т.13, 1934, с.18-67.

32. Александровский C.B. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести. -М.: Стройиздат, 1973, 432с.

33. Александровский C.B. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести. -М.: Стройиздат, 1973, 151с.

34. Александровский C.B. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести. -М.: Стройиздат, 1973.

35. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. -М.: Высшая школа, 1968, 512 с.

36. Маслов Г.Н. Термическое напряженное состояние бетонных массивов при учете ползучести бетона. - Известия ВНИИГ, 1941, т.28,с. 175-183.

37. Маслов Г.Н. Задача теории упругости о термоупругом равновесии. -Известия ВНИИГ, 1938, т.23,с. 120-219.

38. Хованский Г. С. Основы номографии. Издат-во "наука" 1976, 348 с.

39. Арутюнян Н.Х. Некоторый вопрос теории ползучести М. Гостехиздат 1952.

40. Ухов C.B. Расчет сооружений и оснований методом конечных элементов. - М.: МИСИ, 1973, 118 с.

41. Зенкевич О.С., Чанг И. Метод конечных элементов в технике. -М.: Мир, 1975, 541 с.

42. Зенкевич О.С., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. -М.: Недра, 1974, 240 с.

43. Банничук Н.В., Черкоусько Ф.Л. Вариационные задачи механики и управления. Численный методы. -М.: Наука, 1973, 283 с.

44. Бетонные плотины (на скальных основаниях). Гришин М.М., Розанов H.H., Белый Л.Д. и др. - М.: Стройиздат, 1975, 352 с.

45. Белов А. В. Графический способ определения в бетонных плитах при гармонических колебаниях температуры. - Труды ЛПИ, 1948, вып. 5.

46. Белов А. В. Температурные напряжения в бетонных плитах с учетом экзотермии и теплоизоляции при переменной температуре окружающей среды. - Известия ВНИИГ, 1952, т.47, с. 103.

47. Белов А. В. Температурные напряжения в круглой плите, заделанной по основанию. - Известия ВНИИГ, 1960, т.66, с.163-171.

48. Белов А. В. К определению температурных напряжений в столбчастых массивах высоких плотин. - Известия ВНИИГ, 1960, т.66, с. 173-183.

49. Васильев П. И. Приближенный способ учета деформации ползучести при определении температурных напряжений в бетонных массивных плитах. Л.: - Известия ВНИИГ, 1952, т.47, с.120-128.

50. Васильев П. И. К определению расстояния между температурными швами в бетонных плотинах . - Известия ВНИИГ, 1960, т.64, с.33-54.

51. Васильев П. И. Температурный режим массивных плотин. Вопросы проектирования высоких плотин. - Труды ЛИИ, №251, 1965, с. 19-37.

52. Васильев П. И. Выбор температур замыкания арочных плотин, - Гидротехническое строительство, №6, 1965, с.26-39.

53. Васильев П. И. Пути уменьшения температурных напряжений в бетонных плотин. - Труды ЛИИ, №292, 1968, с.14-29.

54. Запорожец И. Д., Окороков С. Д. и Парийский А. А. Тепловыделение бетона. Издат-во строительства - Ленинград 1966 Москва с.

55. Банничук И. В. Алгоритм метода локальных вариаций для задач с частными производными. - М.: Наука, 1971

56. Банничук И. В., Петров В. М., Черкоусько Ф. Л. Численное решение вариационных и краевых задач методом локальных вариации. Теория вычисленной техники и математической физики . - 1966, т.6.

57. Банничук И. В., Черкоусько Ф. Л. Вариационные задачи механики и управления. Численные методы. - М.: Наука, 1973, 283 с.

58. Черноусько Ф. Л. Метод локальных вариантов для численного решения вариационных задач. Теория вычисленной математики и математической физики. 1965, т.5, №4, с.749-754.

59. Чилингаришвили Г. И. Определение температур в твердеющих последовательно уложенных бетонных блоках строящихся плотин. - Гидротехническое строительство, 1965, №5, с. 18-23.

60. Чилингаришвили Г. И. Аппроксимация граничных условий при решении задач теплопроводности методом сеток для бетонных гидросооружений. - Известия ВНИИГ, 1975, т. 109, с. 109-206.

61. Шорин С. Н. Теплопередача. - Гос. Издательство по строительству и архитектуре. - М. - Л., 1952, 335 с.

62. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). -М.: Наука, 1977, 831 с.

63. Рассказов Л. Н. Схема возведения и напряженно-деформированного состояния грунтовой плотины с центральным ядром. - Энергетическое строительство, 1977, №2, с.65-75.

64. Рассказов JI. Н., Беляков А. А. Расчет пространственного напряженно-деформированного состояния каменно-земляной плотин. - Гидротехнии-ческое строительство, 1982, №2, с.16-22.

65. Запорожец И. Д., Окороков С. Д. и Парийский А. А. Тепловыделение бетона. Издат-во строительства - Ленинград 1966 Москва.

66. Запорожец И. Д., Окороков С. Д. и Парийский А. А. Тепловыделение бетона. Издат-во строительства - Ленинград 1966 Москва. С ЛОЗ

67. Гришин М. М. Гидротехнические сооружения. М., Гостройиздат, 1962.

68. Рассказов Л. Н., В.Г. Орехов, H.A. Анискин и др. Гидротехнические сооружения. В 2-х т. М.: Изд-во АСВ, 2011. Т. 2. 535 с.

69. Цыбин А. М., Вариационно - разностное решение температурной задачи о послойном наращивании системы, состоящей из длинных бетонных блоков. Известия ВНИИГ, 1978, т. 124, с. 42-48.

70. Орехов В.Г. Методические указания к расчету температурных напряжений в арочных плотинах (методом арок-центральной консоли), МИСИ, 1978,48 с.

71. Анискин H.A. Расчет температурного режима и напряженно-деформированного состояния арочной плотины в «объемной» постановке, Материалы крнференции «ПТТС-88», ВНИИГ, Л.,Энергоатомиздат, 1989.

72. Телешев В. И., Ватин Н. И., Марчук А. Н. и др. Производство гидротехнических работ (учебник для вузов). М.: Изд-во АСВ, 2008. Т. 1. 430 с.

73. Телешев В. И. Бетонные работы в гидротехническом строительстве. СПБГТУ, 1992. Т. 1. 108 с.

74. Телешев В. И. Расчет допустимого температурного режима бетонной кладки из условия обеспечения ее трещиностойкости (методические указания) ЛПИ. 1985. 37 с.

75. Телешев В. И. «Производство бетонных работ» методические указания к курсовому проекту. СПБГТУ, 2006. 30 с.

76. СНиП2.06.08-87 - Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений.

77. Анискин Н.А., Нгуен Хоанг. Температурный режим бетонной массивной плотины с воздушной полостью в суровых климатических условиях. Вестник МГСУ 2012. №12. С. 212-218.

78. Орехов В.Г., Толстиков В.В. Напряженно-деформированное состояние бетонной плотины Канкунского гидроузла. Гидротехническое строительство. 2012. №2. С. 34—^2.

79. Рассказов Л. Н., В.Г. Орехов, Н.А. Анискин и др. Гидротехнические сооружения. В 2-х т. М.: Изд-во АСВ, 2011. Т. 1. 535 с.

80. Епифанов А. П., Сильницкий В.И. Регулорование термонапряженного состояния бетона при строительстве облегченных плотин. - М: Энер-гоатомиздат, 1983. - 104 с.

81. Panarese,W.C., (2003), Design and control of concrete mixes, Fourteenth edition, Portland Cement Association Skokie, IL.

82. Poole,Т., (2004), Predicting heat of hydration in hydraulic cement, U.S. Army Research and development centre, Vicksburg, M.S.

83. Price,W.h, (1974), Practical qualities of cement, Journal of ACI, 71(9), pp 436-444.

84. Tanabe, Y. et al., (1986), Thermal stress analysis of massive concrete, Seminar proceedings for finite element analysis of reinforced concrete structures, Tokyo, Japan, May 21-24,1985, ASCE, New York, N.Y.

85. Taylor H.F.W., (1997), Cement Chemistry, Heron Quay, London, Thomas Telford Publishing.

86. Bjornstrom, J., Ekstrom Т., Hassanzadeh M., "Cracked concrete dams -overview and calculation methods", Report 06:29, Elforsk AB, Stockholm, 2006 (in Swedish).

87. Ansell, A., Bjornstrom, J., Ekstrom, Т., Hassanzadeh, M., Unosson, M., "Thermally induced crack propagation in a buttress dam", Paper 56, International Symposium on Dam Safety Management, NN25, Icold, St Petersburg, 2007.

88. Ansell, A., Bjornstrom, J., Ekstrom, Т., Hassanzadeh, M., Unosson, M., "Cracked concrete buttress dams. FE analysis - Part 1", Report 08:21, Elforsk AB, Stockholm, 2008 (in Swedish).

89. Fahlen, A., Naslund, L., "Cracks at Storfinnforsen concrete dam - mapping and analysis", Division of Structural Engineering, LTU, Lulea, 1991 (in Swedish).

90. Melander, R., "Concrete dams condition and durability", Division of Hydraulic Engineering, KTH, Stockholm, 1997.

91. Lubliner, J., Oliver, J., Oiler, S., Onate, E, "A plastic-damage model for

concrete", International Journal of Solids and Structures, 25:3, 1989, pp. 229-326.

92. Lee J., Fenves, G. L., "Plastic-damage model for cyclic loading of concrete structures", Journal of Engineering Mechanics, 124:8, 1998, pp. 892-900.

93. Malm, R., "Shear cracks in concrete structures subjected to in-plane stresses", Bulletin 88, Department of Civil and Architectural Engineering, KTH, Stockholm, 2006.

94. Cooling of Concrete Dams, Part VII - Cement and Concrete Investigations, Boulder Canyon Project Final Reports, U. S. Bureau of Reclamation, Denver, CO, 1949

95. "Nonlinear Incremental Structural Analysis of Massive Concrete Structures", Engineering Technical Letter, ETL-1110-2-365, U. S. Army Corps of Engineers, Washington D.C., August 1994.

96.ABAQUS/Standard, Version 5.8, User Manual, Hibbitt, Karlsson, and Sorensen, Inc., Pawtucket, Rhode Island, 1998.

97.ANACAP-U Version 2.5, Users Guide, ANATECH Corp., San Diego, CA, 1998.

98. Ansell A., Bjornstrom J., Ekstrom T., Hassanzadeh M., Unosson M. (2008), Crack propagation in buttress dams. Application of non-linear models -Part I, Report 08:21, Elforsk AB, Stockholm (in Swedish).

99. Ansell A., Ekstrom T., Hassanzadeh M., Malm R. (2009), Verification of the cause of the cracks in a buttress dam, In: 23rd ICOLD Congress, Q90,Brasilia, 25-29 May 2009.

100. Ansell A., Malm R. (2008), Modelling of thermally induced cracking of a concrete buttress dam, Nordic Concrete Research, 38 (2), pp. 6988.

101. Malm R., Ansell A. (2010), Cracking of a concrete buttress dam due to seasonal temperature variation, Accepted July 2010 for publication in ACI Structural Journal.

102. Chen W., Han D. (1995), Plasticity for Structural Engineers, Gau Lih Book Co., Taiwan.

103. Abaqus (2006), Theory manual. Abaqus 6.6, Online manual, Sim-ulia,

Providence, RI, USA.

104. J. Xiaoyun, L. Baolong (2011),"Simulation of temperature field on massive concrete", 2011 Third International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation, 261-264.

105. M. Cervera, J Oliver., and T. Prato (2000), "Simulation of construction ofRCC dams-I :Temperature and aging", Journal of Structural Engineering, Sep.2000,1053-1061.

106. M. Cervera, J. Oliver, T. Prato (2000),"Simulation of construction of RCC dams- II: Stress and damage", Journal of Structural Engineering, Sep.2000,1062-1069.

107. Z. Zhang, X Zhang., X Wang., T. Zhang and X. Zhang (2011), "Merge Concreting and Crack Control Analysis of Mass-concrete Base Slab of Nuclear Power Plant", Applied Mechanics and Materials, 94-96, 2107-2110.

108. R. Faria, M. Azenha, J.A. Figueiras (2006), "Modelling of concrete at early ages: Application to an externally restrained slab", Science Direct Cement & Concrete Composites, 28, 572-585.

109. Aurich, M., A. Filho, T. Bittencourt and S. Shah, 2009. Finite element modeling of concrete behavior at early age. J. Struct. Mater., 2: 37-58.

110. Ballim, Y., 2004. A numerical model and associated calorimeter for predicting temperature profiles in mass concrete. Cem. Concr. Comp., 26: 695-703. DOI: 10.1016/S0958-9465(03)00093-3

111. Branco, A.F., A.P. Mendes and E. Mirambell, 1992. Heat of hydration effects in concrete structures. ACI Mater. J., 89: 139-145.

112. Fairbairn, E.M.R., M.M. Silvoso, R.D. ToledoFilho, N.F.F. Ebecken and J.L.D. Alves, 2003. Optimization of mass concrete construction using

genetic algorithms. Comput. Struct., 82: 281-299. DOI: 10.1016/j.compstruc.2003.08.008

113. Faria, R., M.J. Azenha and J. Figueiras, 2006. Modelling of concrete at early ages: Application to an externally restrained slab. Cem. Concr. Comp. 28:572-585. DOI:10.1016/J.CEMCONCOMP.2006.02.012.

114. Isgor, O.B. and A.G. Razaqpur, 2004. Finite element modeling of coupled heat transfer, moisture transport and carbonation processes in concrete structures. Cem. Concr. Comp., 26: 57-73. DOI: 10.1016/S0958-9465(02)00125-7

115. Jafaar, M.S., K.H. Bayagoob, J. Noorzaeiand A.M. Waleed, 2007. Development of finite element computer code for thermal analysis of roller compacted concrete dams. Adv. Eng. Software 38: 886-895. DOI: 10.1016/J.ADVENGSOFT.2006.08.040

116. Lewis, D.D., R.E. Schapire, J.P. Callan and R. Papka, 1996. Training algorithms for linear text classifiers. Proceedings of the 19th Annual International ACM SIGIR Conferenceon R and D in Information Retriev-

al, (SIGIR' 96), ACM Press, USA., pp: 298-306. DOI: 10.1145/243199.243277

117. Lui, W. and T.F. Fwa, 2003. Effects of nonlinear temperature distribution on thermal stresses in concrete pavements. J. Eastern Asia Soc. Transport. Stud., 5: 1023-1034. NCHRP, 2003. Research results digest.

118. Schindler, A.K., J.M. Ruiz, R.O. Rasmussen, G.K. Chang and L.G. Wathne, 2004. Concrete pavement temperature prediction and case studies with theFHWA HIPERPAV models. Cem. Concr. Сотр., 26: 463471.

119. Wang, B. and Z. Tian, 2005. Application of finite element-finite difference method to the determination of transient temperature field in functionally graded material. Finite Element Anal. Design, 41: 335349. DOI: 10.1016/J.FINEL.2004.07.001

120 . Noorzaei, J., et al., Thermal and Stress Analysis of Kinta RCC Dam, Engineering Structures, 28 (2006), 13, pp. 1795-1802.

121 . Нгуен Данг Жанг. «Температурный режим гравитационных плотин».- диссертация кандидата технических наук: 05.23.07 Москва, 2006 176 с.