底板与竖立墙体温度配筋研究

论文摘要

温度作用是水工混凝土结构的主要作用之一,大多数水工混凝土结构需配置温度钢筋。然而,目前的温度配筋设计方法都存在缺陷,因而对温度钢筋进行研究是很有意义的。 本文采用能计算裂缝宽度的钢筋混凝土有限元程序,对两种常见的水工钢筋混凝土结构(底面受基岩约束的底板和底部受基岩约束的竖立墙体)的温度配筋进行了研究。 在底板的温度配筋研究中,首先研究了温度作用有限元计算模型,讨论了影响底板裂缝分布与宽度的因素。研究表明:①温度裂缝宽度计算时,宜将单元长度尺寸控制在100mm左右,基岩深度至少取20m。②在年气温作用下底板一般不出现裂缝。在气温骤降作用下,某条裂缝的最大宽度有可能出现在中间某一时刻。③在温降方面,降温速率越小,相应的最大裂缝宽度越大;温度裂缝最大宽度未必随着温降值的增大而增大,在气温骤降过程中出现的最大裂缝宽度是短暂的,当气温回升时裂缝会局部闭合,因而在气温骤降作用的允许裂缝宽度可适当提高:随着钢筋用量的增多,最大裂缝宽度减小,裂缝条数增多;随着底板几何尺寸和保护层的增大,最大裂缝宽度也相应的增大。然后通过大量计算,给出了各种尺寸的底板在不同的温度骤降作用下的钢筋面积与最大裂缝宽度关系曲线和表格。 在墙体的温度配筋研究中,首先研究了不同配筋分界面取值和影响墙体裂缝分布的因素。研究表明:①当墙体长度大于15.0m时配筋分界面宜取为0.3L。②墙体温度裂缝分布主要受配筋分界面以下范围的钢筋控制,随着钢筋用量的增多最大裂缝宽度和深度相应地减小;钢筋间距对裂缝的影响较大,而钢筋直径对裂缝的影响有限;最大裂缝宽度和深度随着墙体长度的增大而增大。然后,通过大量计算,给出了各种长度的墙体在不同的温度骤降作用下的钢筋面积与最大裂缝宽度关系曲线和表格,可供工程设计参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 结构温度作用研究概况
• 1.3 本文所做的工作
• 第二章 有限单元模型和材料本构模型
• 2.1 有限单元模型
• 2.2 混凝土本构模型
• 2.3 钢筋应力一应变关系
• 2.4 钢筋与混凝土粘结滑移关系
• 2.5 小结
• 第三章 使用期温度场和温度应力的求解
• 3.1 使用期温度场计算
• 3.2 温度应力的计算
• 3.3 小结
• 第四章 底面受基岩约束底板温度配筋的研究
• 4.1 有限元计算单元网格大小的确定
• 4.2 有限元计算基岩深度的确定
• 4.3 年气温与气温骤降作用下裂缝开展过程
• 4.4 裂缝开展宽度影响因素的讨论
• 4.5 不同温降时裂缝宽度与钢筋面积的关系曲线
• 4.6 有限元计算结果与插值结果的对比
• 4.7 小结
• 第五章 底面受基岩约束竖立墙体温度配筋的研究
• 5.1 墙体不同配筋分界面取值的确定
• 5.2 裂缝开展宽度影响因素的讨论
• 5.3 不同温降时裂缝宽度和钢筋用量的关系
• 5.4 有限元计算结果与插值结果的对比
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢