大体积混凝土温度裂缝控制研究

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全世界公认我国正在进行世界上最大规模的工程建设。大体积混凝土已经广泛应用于工业与民用建筑之中。有关大体积混凝土的裂缝控制问题是一项国际性的技术难题,而研究该问题主要是关于温度裂缝的问题。只有充分掌握大体积混凝土温度裂缝的形成机理及其力学性能,才能更好的防治裂缝的产生,由于大体积混凝土的离散性和其自身特点,使得目前对裂缝的产生机理认识还不成熟。目前我国大体积混凝土温度裂缝控制主要采用传统的现场实测控制,是一种“亡羊补牢”的方法。工程实践中迫切需要一种通过数值模拟实现“事前预测”的方法,为裂缝控制方案的制定、选择和优化提供理论依据。另外,数值模拟基于大体积混凝土四维温度场及应力场理论,必将更接近工程实际。本文正是为了解决以上问题,从以下几个方面做以研究:1.大体积混凝土温度裂缝的开裂机理研究及防治措施分析;2.大体积混凝土四维温度场与应力场理论;3.对具体工程大体积混凝土温度场和应力场的进行实测并分析;4.数值模拟实例工程的大体积混凝土四维温度场和应力场,并与实测结果比较分析。结果表明:温度场和应力场的数值模拟结果曲线和现场实测结果曲线吻合度较好,变化趋势一致;证明了基于ANSYS对大体积混凝土四维温度场和应力场进行数值模是可行的。因此,本文的研究成果对今后大体积混凝土温度裂缝控制具有重要的参考价值和指导意义。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 国内外研究现状及问题的提出

1.2 大体积混凝土的定义

1.3 建筑工程大体积混凝土的特点

1.4 本文主要研究内容

第二章大体积砼温度裂缝的机理研究及预防措施分析

2.1 混凝土裂缝的基本概念

2.2 大体积混凝土微观裂缝理论

2.2.1 混凝土破坏机理

2.2.2 细观层面大体积混凝土的应力分析

2.2.3 升降温时微裂缝的扩展规律

2.2.4 结论

2.3 大体积混凝土宏观裂缝理论

2.4 大体积混凝土温度裂缝的特点

2.5 大体积混凝土温度裂缝的主要影响因素

2.5.1 水泥水化热是大体积混凝土的主要温度因素

2.5.2 外界气温和浇筑温度的影响

2.5.3 约束条件与温度裂缝的关系

2.5.4 大体积混凝土收缩变形对混凝土裂缝的影响

2.5.5 大体积混凝土几何尺寸对温度裂缝的影响

2.5.6 施工方案对温度裂缝的影响

2.5.7 配筋对大体积混凝土温度裂缝的影响

2.6 防止大体积混凝土温度裂缝的途径与技术措施[20][21] [22][23]

2.6.1 控制温度、降低温升

2.6.2 改善约束条件

2.6.3 合理配筋

2.6.4 加强混凝土的保温和养护

2.6.5 提高混凝土的施工质量，改善混凝土性能

第三章大体积混凝土“四维温度场”理论研究

3.1 “四维温度场”温度场的基本概念

3.2 大体积混凝土“四维温度场”计算模型的建立

3.2.1 热传导微分方程

3.2.2 初始条件和边界条件

3.2.3 建立“四维温度场”计算模型

3.3 大体积棍凝土四维温度场的数值解法

3.3.1 大体积混凝土温度场理论的分析方法概述

3.3.2 大体积混凝土温度场有限单元法分析

第四章大体积混凝土温度应力理论研究

4.1 温度应力场有限元分析

4.1.1 热弹塑性体本构关系

4.1.2 弹塑性体温度应力有限元分析步骤及公式[22]

4.2 混凝土徐变分析

4.2.1 徐变的相关概念

4.2.2 混凝土徐变模型比较分析与选择

4.3 考虑混凝土徐变效应后温度应力有限元分析

4.3.1 采用 NORTAN 徐变法则徐变温度应力分析

4.3.2 采用朱伯芳-阿鲁久仰模型徐变温度应力分析

第五章东安电厂烟囱基础大体积砼裂缝控制工程测试实验

5.1 工程概况

5.2 测试目的

5.3 测温方法和测点布置

5.4 测试结果及分析

5.4.1 温度测试结果及分析

5.4.2 温度应力测试结果及分析

5.4.3 结论

第六章东安电厂烟囱基础大体积砼温度场和应力场数值模拟

6.1 数值模拟技术在热分析中的应用

6.2 工程实例温度场和应力场的数值模拟

6.2.1 单元类型选取

6.2.2 计算模型

6.2.3 计算参数的确定

6.2.4 初始、边界条件

6.2.5 计算模型的建立

6.2.6 温度场数值模拟分析

6.2.7 应力场数值模拟分析

6.3 数值模拟结果与实测结果对比

6.3.1 温度场对比分析

6.3.2 应力场对比分析

第七章结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参与的科研项目及已发表的学位论文

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