基于温度应力试验机试验的混凝土早期抗裂性研究

论文摘要

混凝土早期由于自身水化等因素产生膨胀或收缩,变形受到约束时,便产生约束内应力,而混凝土早期强度低,内应力超过混凝土抗拉强度便产生微裂缝,这种承载前的裂缝对结构的耐久性产生极坏的影响。影响混凝土早期开裂的因素多,并且错综复杂,因此迫切需要能将混凝土性能量化的试验方法和综合的评价指标,优化混凝土配比设计,以提高混凝土的抗裂性。本文在研究国内外温度应力试验机的基础上,改进温度应力试验机在混凝土开裂试验方面的性能,通过多组单项性能调试试验和四组完整的混凝土开裂试验,改善了温度应力试验机温度、位移以及应力测试和控制方面的性能,成功地实现了水循环控制混凝土环境温度,并能使混凝土试件的温度较好的模拟实际工程中的温度历程。本文利用大型有限元分析软件ANSYS进行混凝土早期温度应力场的计算,计算结果与温度应力试验机试验结合,优化混凝土抗裂性的评价和研究体系。为了验证模型建立的合理性,本文将绝热状态下的有限元温度场结果与文献中的经典结论对照,对比了模型绝热温升与试验绝热温升数据;分析了温度应力试验机试件不同位置应力随时间变化的规律,验证了夹头部位的应力集中现象。最后,总结了本文存在的问题和需进一步开展的工作,为混凝土早期开裂评价体系的建立和温度应力试验机试验方法标准化提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 混凝土抗裂性指标研究
• 1.2.2 混凝土早期开裂的试验及评价方法研究
• 1.2.3 混凝土温度应力试验机的研究现状
• 1.2.4 混凝土早期温度场和应力场的数值模拟研究
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 温度应力试验系统的改进与试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试验原理及本文的试验要求
• 2.2.1 系统工作原理及测试的性能参数
• 2.2.2 系统的试验要求
• 2.3 HYPY 型温度应力试验系统基本介绍
• 2.3.1 HYPY-I 温度应力试验机
• 2.3.2 HYPY-II 平行试件
• 2.4 HYPY 型温度应力试验系统调试试验
• 2.4.1 调试试验原材料及配比
• 2.4.2 温控部分调试试验
• 2.4.3 机械部分调试试验
• 2.4.4 系统整体控制功能测试
• 2.5 本章小结
• 第三章 数值模拟方案及论证
• 3.1 模拟思路
• 3.2 建立模型
• 3.2.1 边界条件及初时参数
• 3.2.2 模型建立及网格划分
• 3.3 早期温度场分析
• 3.3.1 温度场计算中用到的经验公式
• 3.3.2 温度场计算方法
• 3.3.3 温度场的计算步骤
• 3.3.4 温度场的计算结果验证
• 3.4 应力场计算的有限元法
• 3.4.1 力学性能的确定
• 3.4.2 应力场计算结果及验证
• 3.5 本章小节
• 第四章 结论与展望
• 4.1 研究总结
• 4.1.1 温度应力试验系统改进效果
• 4.1.2 有限元计算TSTM 混凝土早期温度应力场的效果
• 4.2 需要进一步解开展的工作
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间发表的论文及参与的科研工作