混凝土壩穩(wěn)定溫度場計算(水利施工)第五章作業(yè)

1、水利工程施工第五章課堂作業(yè)混凝土壩穩(wěn)定溫度場計算班級： xxxx級水電xx班 姓名： xxxxx 學(xué)號： xxxxxxx 日期：201x年0x月23日目 錄1 原始資料12 結(jié)構(gòu)材料特性13 氣溫和水溫資料24 穩(wěn)定溫度場計算35 利用ANSYS計算45.1打開軟件，進(jìn)行計算45.2 設(shè)置物體類型45.3設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)65.4劃分網(wǎng)格75.5溫度加載95.6計算105.7計算結(jié)果116 結(jié)論117 參考文獻(xiàn)121 原始資料 以某碾壓混凝土重力壩的11# 擋水壩段作為研究對象。該壩段長22m，底寬為120m，頂寬14m，底部有6m厚的常態(tài)混凝土墊層。壩體材料分區(qū)詳圖如圖1所示。 計算中可將地基與壩

2、體作為一個整體來考慮。由于地基對溫度場的影響較小，地基范圍可取較小，計算分析中地基范圍沿壩踵上游和壩趾下游各取100m，地基深度也取100m。 圖1 大壩典型剖面（單位：m）2 結(jié)構(gòu)材料特性常態(tài)混凝土C25及碾壓混凝土RCC25、RCC20、RCC15的主要熱學(xué)參數(shù)如表1所示。表1 混凝土主要熱學(xué)性能指標(biāo)混凝土類型導(dǎo)溫系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)熱交換系數(shù)比熱C線膨脹系數(shù)(m2/h)(kJ/m·h·)(kJ/m2·h·)(kJ/kg·)(10-5/)常態(tài)混凝土C250.0034158.59434.7271.02170.7碾壓混凝土RCC250.0039299.

3、12034.7270.96720.7RCC20RCC15同時假定基巖的熱學(xué)性能指標(biāo)與常態(tài)混凝土相同。另外，混凝土的絕熱溫升均采用指數(shù)型公式表示。常態(tài)混凝土的絕熱溫升公式為：()=26.81(1-e-0.342) (1)碾壓混凝土RCC25的絕熱溫升公式為：()=16.87(1-e-0.291) (2)碾壓混凝土RCC20的絕熱溫升公式為：()=15.18(1-e-0.291) (3)碾壓混凝土RCC15的絕熱溫升公式為：()=13.5(1-e-0.291) (4)式中：混凝土齡期，d。3 氣溫和水溫資料氣溫可用余弦函數(shù)表示為： (5)式中：距離元月一日的時間，d。另外，考慮到太陽輻射，假定其影

4、響為將周圍氣溫升高了1.5。水庫運(yùn)行期多年平均逐月庫水位如表2所示。運(yùn)行期下游尾水位為高程262.3m處。因該電站為多年調(diào)節(jié)水庫，水庫運(yùn)行調(diào)節(jié)主要為電站引用水，故尾水溫度取引水管內(nèi)水溫值19.1，且因紊動為均勻分布，年內(nèi)在12.723.0范圍內(nèi)變動，1月份最低，8月份最高。上游庫水年平均水溫按下式計算：Tm(y) = 13.40+7.68e-0.04y (6)式中：y水深，m；Tm(y)水深y處的年平均水溫，。表2 水庫運(yùn)行期多年平均逐月庫水位 (單位：m)月份一二三四五六七八九十十一十二多年平均375建設(shè)369.2365.4357.1354.3363.3365.2370.3372.8373.

5、6373.1372.9370.3367.3400建設(shè)389.2385.4379.3374.8372.9377.7390.2395.7395.8394.4393.7391.8386.74 穩(wěn)定溫度場計算在計算穩(wěn)定溫度場時，其邊界溫度包括壩體邊界的氣溫、水溫、地溫，邊界條件可如此確定：（1）水面以上與空氣接觸的邊界，其溫度等于年平均氣溫加日照影響： ；（2）壩體上游面與水接觸的邊界，其溫度等于該處年平均水溫： 多年平均水位應(yīng)取“375建設(shè)”，壩頂高程382m，上游庫水多年平均水位不可能超過它。邊界溫度利用式（6）計算。（3）壩體下游面與水接觸的邊界：下游面在尾水位以下的部分取尾水平均溫度19.1；

6、（4）地基邊界，按絕熱邊界處理，它實際上是一條熱流線，即。5 利用ANSYS計算5.1打開軟件，進(jìn)行計算軟件計算，操作順序，打開軟件后，選擇問題類型 圖2 打開軟件后，選擇問題類型5.2 設(shè)置物體類型設(shè)置物體類型，進(jìn)行輸入代碼 圖 3 設(shè)置物體類型輸入下列代碼/filename, fangchao-class1/title, fangchao-class1/units, BFT/prep7k,1,0,125,0 !設(shè)置點坐標(biāo) k,2,320,125,0k,3,0,225,0k,4,100,225,0k,5,220,225,0k,6,320,225,0k,7,101

7、.5,231,0k,8,215.8,231,0k,9,118.5,299,0k,10,193.89,262.3,0k,11,118.5,367.3,0k,12,132.5,350,0k,13,118.5,382,0k,14,132.5,382,0L,1,3 !設(shè)置線L,3,4L,4,7L,7,9L,9,11L,11,13L,13,14L,14,12L,12,10L,10,8L,8,5L,5,6L,6,2L,2,1L,7,8AL,4,5,6,7,8,9,10,15       !設(shè)置面AL,1,2,3,15,11,12,13,

8、14可得 圖4 大壩圖形模型5.3設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)，進(jìn)行計算 圖5 設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)5.4劃分網(wǎng)格 劃分網(wǎng)格，進(jìn)行計算 圖6 劃分網(wǎng)格設(shè)置 圖7 劃分網(wǎng)格成型5.5溫度加載進(jìn)行溫度加載，計算應(yīng)力 圖8 溫度加載5.6計算 進(jìn)行計算 圖9 進(jìn)行計算5.7計算結(jié)果結(jié)果成圖 圖10 計算結(jié)果6 結(jié)論 碾壓混凝土重力壩的11# 擋水壩段作為研究對象。該壩段長22m，底寬為120m，頂寬14m，底部有6m厚的常態(tài)混凝土墊層。計算中可將地基與壩體作為一個整體來考慮。由于地基對溫度場的影響較小，地基范圍可取較小通過ANSYS計算，在計算穩(wěn)定溫度場時，考慮其邊界溫度包括壩體邊界的氣溫、水溫、地溫等，計算得到大壩應(yīng)力分析如上圖10 計算結(jié)果。7 參考文獻(xiàn)1 譚建國編著. 使用ANSYS8.0 進(jìn)行有限元分析.北京：北京出版社，20022 恭曙光主編.ANSYS 工程應(yīng)用實例解析.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 3 蔣有諒. 非線性有限元法.北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1988 4 高佳 基于ANSYS對YC6105ZLQ型柴油機(jī)活塞的溫度場有限元分析 江西農(nóng)業(yè)大學(xué),