混凝土结构收缩应力计算与试验方法研究

论文摘要

混凝土结构的收缩裂缝是学术界和工程应用中长期关注的重要课题。本文从制约混凝土裂缝发展的视角,针对混凝土收缩变形的大小,混凝土力学行为,以及混凝土变形的约束程度等方面展开了试验研究及理论分析,从而深入地认识收缩裂缝的发展机理,并在此基础上,结合混凝土结构的特点提出有效的裂缝控制措施,以满足工程应用需要。首先,本文介绍了几种常用的混凝土干缩及自收缩计算模型,从原理和适用范围分别进行了综合评价,结合混凝土的微观结构探讨了混凝土收缩变形机理及内部湿度场与宏观变形的联系。其次,考虑到混凝土结构构件的整体变形不便于测量,基于高斯积分函数的原理,提出利用高斯积分布点的方式测量混凝土结构构件变形的方法。将高斯积分函数应用于混凝土结构构件的变形计算中,再根据应变的定义,推算混凝土随龄期变化的应变值。再次,进行足尺寸构件试验和现场试验。足尺寸构件试验通过架设百分表和按高斯积分点布点的方法获得了素混凝土梁及钢筋混凝土梁的总应变量,并把试验值进行回归分析,通过截面不同高度不同试验值的回归结果,给出了约束沿混凝土梁截面不同高度的变化规律。然后,给出考虑配筋影响的收缩计算公式,通过素混凝土梁和钢筋混凝土梁的试验值,验证文献所给的配筋影响系数是否可取。最后,基于混凝土结构的约束应力的理论分析,通过北村新工程现场试验进行地下室底板约束应力的计算,验证王铁梦提出的计算方法是否可以应用于实际工程,并通过北村新工程地下室底板收缩应力计算,对地下室底板进行抗裂测评。同时,总结足尺寸构件试验和北村新工程试验中的测试方法的优缺点,提出改进后的测量混凝土结构收缩的试验方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 混凝土结构中常见的收缩裂缝
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 课题的来源及主要研究内容
• 第2章 混凝土的收缩计算理论
• 2.1 收缩变形机理
• 2.1.1 毛细管张力
• 2.1.2 互斥力
• 2.1.3 固体表面拉力
• 2.1.4 中间层水分的散失
• 2.1.5 湿度场和宏观变形的联系
• 2.2 混凝土收缩理论模型
• 2.2.1 Z.P.Bazant 83 Model
• 2.2.2 ACI 209 Code Model
• 2.2.3 CEB-FIP 90 Code Model
• 2.2.4 Gardner&Lockman Model
• 2.2.5 Sakata Model
• 2.2.6 王铁梦方法
• 2.3 计算模型的综合评价
• 第3章 混凝土应变计算原理分析
• 3.1 构件自由干缩变形的量测
• 3.2 混凝土应变测量的高斯积分计算原理
• 3.2.1 数值求积分的必要性
• 3.2.2 构造数值求积公式的基本方法
• 3.2.3 形成高斯积分公式
• 3.2.4 高斯积分应变计算原理
• 3.3 回归计算理论分析
• 3.4 小结
• 第4章 混凝土收缩试验研究
• 4.1 试验概况
• 4.1.1 试验目的
• 4.1.2 试验设备
• 4.1.3 嘉善路旧城改造工程足尺寸构件试验
• 4.1.4 北村新工程试验
• 4.1.4.1 北村新工程试块试验
• 4.1.4.2 北村新工程地下室底板试验
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 足尺寸混凝土梁不同测量方法的应变对比分析
• 4.2.2 足尺寸素混凝土梁截面不同高度约束影响分析
• 4.2.2.1 素混凝土梁截面顶部试验结果回归分析
• 4.2.2.2 素混凝土梁截面中部试验结果回归分析
• 4.2.2.3 约束对混凝土梁截面不同高度的影响分析
• 4.2.3 配筋对混凝土收缩的影响
• 4.2.3.1 配筋影响的理论分析
• 4.2.3.2 足尺寸钢筋混凝土梁试验结果分析
• 4.3 小结
• 第5章 北村新工程地下室底板抗裂测评
• 5.1 约束应力理论分析
• 5.2 北村新工程现场试验
• 5.2.1 现场试验结果分析
• 5.2.2 现场试验约束应变对比分析
• 5.2.3 北村新工程地下室底板开裂分析
• 5.3 裂缝控制措施
• 5.4 小结
• 第6章 混凝土结构试验方法探讨
• 6.1 传统试验方法
• 6.2 改进后的试验方法
• 6.3 小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢