西南地区某混凝土拱坝温度场有限元仿真分析

罗 滔，周先练，邱焕峰，孙超伟，傅少君

(1. 西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室，陕西 西安 710123；2. 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081；3. 武汉大学土木与建筑工程学院，湖北 武汉 430072)

0 引 言

混凝土拱坝在施工过程中由于自身水泥水化反应产生大量水化热，导致坝体内部在混凝土浇筑完成短时间内温度快速升高，同时外界气温发生昼夜温差变化，使得混凝土拱坝很容易产生由于温度和温度应力导致的裂缝。拱坝开裂会对整个坝体的稳定性、安全性和耐久性等造成非常不利的影响，因此混凝土拱坝的温度分析和温度控制非常重要。学者们针对诸如小湾[1,2]、向家坝[3]、彭水[4]、白鹤滩[5]、观音岩[6]、象鼻岭[7]等混凝土拱坝都开展了温度场仿真分析。

混凝土温度场仿真分析需要模拟水泥水化热、混凝土绝热温升、通水冷却、气温/水温变化、混凝土浇筑过程、封拱灌浆等[8,9]，有限单元法是最常用的仿真分析手段。近年来，越来越多的学者采用商业软件如ANSYS[10]、ABAQUS[11]、ADINA[12]、MIDAS[13]等开展混凝土温度场的计算分析。

基于ANSYS有限元软件，通过APDL二次开发及宏命令的运用，实现水泥水化反应、混凝土绝热温升、通水冷却、水温函数、气温函数等的开发。针对西南地区某混凝土拱坝模拟其施工过程，考虑分批冷却、封拱灌浆、蓄水计划等，对坝体温度场演化进行仿真分析。

1 温度场的有限元分析

ANSYS作为通用的有限元分析软件，已集成温度场的控制方程，即热传导方程，但……