内蒙地区煤矿井塔基础大体积混凝土的温度应力研究

论文摘要

由于气候的特殊性,内蒙地区煤矿地面提升系统绝大多数采用井塔结构形式。随着近年来大型煤矿的建设,立井提升能力的日益提高,井塔不断向超高、大跨度方向发展,导致其基础结构越来越复杂,尺寸也越来越大。本文所述的泊江海子矿主井和副井井塔高度达到了92.15m和82m,混凝土最大浇筑量达到52709.8m3。在井塔基础回形大体积混凝土施工时,混凝土水化热的大量释放致使混凝土产生较大的温度变化和温度应力,而温度应力是使混凝土产生早期裂缝的主要原因。目前,国内对西部地区煤矿井塔回形基础大体积混凝土施工期温度应力研究还鲜有开展,积极掌握该地区混凝土基础早期温度场和应力场的发展规律,对今后内蒙地区煤矿井塔设计和施工具有重要理论和现实意义。本文以内蒙地区泊江海子矿井塔基础大体积混凝土施工为背景,基于热传导原理和热弹性力学原理,通过主井和副井井塔基础的现场实测,探究了不同浇筑尺寸下混凝土温度变化规律、混凝土应变规律及温度应力规律。同时,结合现场条件,运用ADINA有限元软件模拟,并获得了不同基础尺寸、不同浇筑温度下混凝土的温度场及应力场变化发展规律。论文还针对泊江海子矿井塔基础的实际施工情况,从混凝土原材料、添加剂种类、配合比优化及施工工艺等方面提出了相关的温度应力控制措施,保证了井塔基础混凝土工程的安全施工。图53表21参58

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究内容、方法及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 方法及技术路线
• 2 课题研究理论
• 2.1 大体积混凝土温度场分析
• 2.1.1 温度场的基本概念
• 2.1.2 热传导理论
• 2.1.3 水泥水化热及绝热温升
• 2.2 大体积混凝土温度应力分析
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 大体积混凝土温度应力有限元分析
• 3 工程实测研究
• 3.1 工程概述
• 3.2 监测内容、元件、系统与方案
• 3.2.1 监测内容
• 3.2.2 监测元件
• 3.2.3 监测系统
• 3.2.4 监测方案
• 3.3 混凝土基础温度场监测
• 3.3.1 温度随时间变化规律
• 3.3.2 温度场分布特征
• 3.3.3 小结
• 3.4 井塔混凝土基础钢筋应力监测
• 3.4.1 钢筋应力随时间变化规律
• 3.4.2 钢筋应力分布特征
• 3.4.3 井塔基础安全性评价
• 3.4.4 小结
• 3.5 井塔基础大体积混凝土应变监测
• 3.5.1 大体积混凝土应变随时间变化规律
• 3.5.2 混凝土应变分布特征
• 3.5.3 小结
• 3.6 水化热对井塔混凝土基础的影响分析
• 3.7 结论
• 4 井塔基础温度场及应力场的数值分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 ADINA软件简介
• 4.1.2 数值计算基本简化及假设
• 4.2 计算模型
• 4.2.1 材料参数
• 4.2.2 三维有限元模型
• 4.3 荷载及边界条件
• 4.4 网格划分
• 4.5 热力耦合计算及分析
• 4.5.1 温度场计算及分析
• 4.5.2 应力场计算及分析
• 4.6 现场实测与数值模拟比较
• 4.7 小结
• 5 大体积混凝土温度应力的控制措施
• 6 主要结论与下一步工作
• 6.1 主要研究成果
• 6.2 不足之处及下一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果