混凝土重力坝施工及运行期的力学特性研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着经济的不断发展，施工建设的规模发展迅速， 大体积混凝上在工程中 的应用越来越广泛，然而大体积混凝土的裂缝控制一直是工程界十分关注的问题，混凝土结构在施工和使用过程中经常出现各种不同程度、不同类型的裂缝。 裂缝是混凝土工程中最常见的一种缺陷， 裂缝的存在是导致混凝土劣化的首要因素。早期裂缝的防止对工程混凝土的耐久性起着十分重要的作用，若在施工阶段出现裂缝，则给外界的腐蚀介质渗入混凝土内部提供了直接畅通的通道。混凝土出现裂缝的原因非常复杂，有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝:有外荷载作用引起的裂缝:有腐蚀作用引起的裂缝等等。对大体积混凝土，在施工期由于水泥水化热而产生的温度应力裂缝是混凝土早期裂缝的主要原因之一。在水利工程中，混凝土重力坝是一种主要的挡水建筑物。混凝土重力坝利用自身重量大的特点来抵消上游的静水压力和坝下的压力以维持坝体的稳定性。通过ansys编程，可以实现高精度的数值模拟。模拟结果与物理实验吻合，解决了物理实验资金成本高，耗费人、物力大等问题，大大提升了工作效率。因此，可以利用ansys来模拟混凝土重力坝在蓄水期的稳定性以及混凝土开裂情况。研究空库和满库情况下，重力坝的力学特性。

通过对施工过程混凝土结构温度应力场的监测，可以了解实际施工期内结构温度应力场的分布，从而为防止温度应力裂缝所采取的控制方法提供依据。研究枯水期和蓄水期重力坝的力学特性，可以对运行期大坝的安全运行提供帮助。

在重力坝施工期监测需要投入大量人力物力，很难做到对施工期的大体积混凝土都进行监测。因此可利用有限元分析技术对早期混凝土施工过程进行数值模拟，分析早期混凝土随时间变化的温度场及温度应力场，并据此判断混凝土开裂风险，可以有效地弥补现场监控的不足。而研究枯水期和蓄水期的重力坝力学特性可以对工程实践有一定的帮助，有效提高重力坝运行期的安全指数。

2. 研究内容和预期目标

主要研究重力坝施工过程中的力学性质，通过ANSYS建立模型，建立了大坝三维仿真模型,并对施工过程中温度场变化规律进行的分析研究，提出一些大坝施工设计中的温控措施，结合有限元分析结果对大坝温控及防裂措施提出建议，研究成果混凝土重力坝温控设计提供参考。研究重力坝运行期时，则主要考虑枯水期和蓄水期对重力坝的影响，探索出不同季节不同水位下重力坝的力学特性，对坝体的变形进行分析。

希望通过本次论文研究，可以为今后重力坝的施工和运行的维护，提供一些参考方案，对今后重力坝的建造有所帮助。自己也可以更加熟练的掌握ANSYS，提高自己的专业素养。

3. 研究的方法与步骤

通过阅读中外文献，可以了解重力坝的特性，掌握相关知识。

使用ansys进行建模分析，通过编制相应的重力坝施工期温度场模拟分析程序，考虑外界气温变化、水化热等因素的影响，对混凝土重力坝施工全过程的温度场变化规律进行分析研究。

运用多种力学知识进行研究，如可以选用分析力学、流体力学来考虑不同时期重力坝的力学特性。进行不同数据的分析和整合，得出相关结论，整理得出最终成果。

4. 参考文献

[1] 刘杏红, 常晓林, 周伟． 碾压混凝土重力坝诱导缝施工期三维非线性开裂分析[j]．武汉大学学报(工学版), 2005, 38(3): 41-44．

[2] 刘荣, 郑永红, 游亚戈．二维有限元网格自动自适应生成[j]．计算机辅助设计与图形学学报, 2005, 17(11): 2459-2464.

[3] belytschko t, black t. elastic crack growth in finite elements with minimal remeshing[j]. international journal for numerical methods in engineering, 1999, 45(5): 601-620.

5. 计划与进度安排

（1）：第1-3周（3月1日-3月21日）：毕业实习（2）：第4周（3月22日-3月28日）：文献检索，提交开题报告（3）：第5-6周（3月29日-4月11日）： 论文研究，提交外文翻译初稿（4）：第7-12周（4月12日-5月23日）：论文研究，提交论文初稿（5）：第13周（5月24日-5月30日）：论文修改，提交论文终稿和译文终稿（6）：第14周（5月31日-6月6日）：答辩报告准备（PPT形式）（7）：第15周（6月7日-6月13日）：毕业论文答辩