大体积混凝土水化热对结构的影响研究

论文摘要

大体积混凝土最早应用于水利工程,但是随着社会经济水平的发展,大体积混凝土已广泛应用于土木工程领域的高层和超高层建筑、大跨度桥梁结构和工业建筑等结构中。本文在总结别人研究的基础上,介绍了大体积混凝土研究的发展情况,土木工程大体积混凝土的特殊性,温度场和应力场的有限单元法以及大体积混凝土的温度裂缝控制措施。并利用大型有限元软件ANSYS分析了以下问题:混凝土水化热温度随结构厚度的变化规律;分层浇筑对大体积混凝土水化热温度的影响;大体积混凝土内部温度场分析;地基约束对建筑基础温度应力的影响;梧州云龙大桥承台的仿真分析计算;某高层建筑筏板基础仿真分析计算。通过对以上内容的分析研究,得到如下结论:混凝土板厚度越大,水化热温升越高,出现最大温度时间越晚;分层浇筑可以有效的降低混凝土的水化热温升,减小混凝土内外温差,控制温度裂缝产生;混凝土中心区域温度高,靠近表面温度较低但是温度梯度大;结构表面系数越大,混凝土温升越大。并给出了以结构表面系数为自变量,混凝土最大水化热温升值的计算公式;地基对基础的约束可以直接影响到温度应力的大小。在地基上设置滑动层,减小地基对基础的约束,可以减小大体积混凝土水化热温度应力。通过两个工程实例的仿真分析,探讨了温度裂缝控制措施在实际工程中的应用,为施工裂缝控制提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 大体积混凝土的定义及特点
• 1.2.1 大体积混凝土定义
• 1.2.2 大体积混凝土的特点
• 1.2.3 大体积混凝土的温度裂缝
• 1.3 大体积混凝土研究现状及意义
• 1.3.1 研究发展历程
• 1.3.2 研究现状
• 1.3.3 有关规范
• 1.3.4 研究意义
• 1.4 普通混凝土与碾压混凝土
• 1.4.1 两种混凝土的定义
• 1.4.2 物理力学性能比较
• 1.5 土木工程大体积混凝土特点
• 1.6 本文主要研究内容
• 1.7 本章小结
• 第二章 大体积混凝土温度场与应力场的有限单元法
• 2.1 温度场的有限单元法
• 2.1.1 热传导微分方程
• 2.1.2 不稳定温度场方程
• 2.2 温度应力场的有限单元法
• 2.2.1 有限元法分析步骤
• 2.2.2 徐变温度应力计算原理
• 2.3 本章小结
• 第三章 水化热对结构的影响分析
• 3.1 水化热温升计算
• 3.1.1 绝热温升计算
• 3.1.2 结构实际温升计算
• 3.2 不同厚度结构的水化热温度分析
• 3.2.1 混凝土材料绝热温升
• 3.2.2 结构厚度与实际温升的关系
• 3.2.3 混凝土板沿垂直方向温度变化
• 3.2.4 不同厚度结构实际水化热温度
• 3.2.5 本节分析结论
• 3.3 分层浇注对温升的影响
• 3.3.1 分层浇筑
• 3.3.2 一次浇筑
• 3.3.3 分析结论
• 3.3.4 温控措施
• 3.4 结构内部温度分布
• 3.4.1 结构内部水化热温度分布
• 3.4.2 结构表面系数与内部水化热温度
• 3.4.3 关于《规范》25℃的讨论
• 3.5 约束条件对温度应力的影响分析
• 3.5.1 大体积混凝土的约束
• 3.5.2 温度应力计算
• 3.5.3 两种约束条件下应力比较分析
• 3.5.4 混凝土板温度应力分布
• 3.5.5 改善约束条件措施
• 3.6 本章小结
• 第四章 梧州云龙大桥承台仿真分析
• 4.1 仿真分析概述
• 4.1.1 ANSYS热-结构祸合分析
• 4.1.2 参数化设计语言APDL
• 4.1.3 本文基本简化和假设
• 4.2 工程概况
• 4.2.1 工程简介
• 4.2.2 施工方案及措施
• 4.3 仿真计算
• 4.3.1 原材料试验参数
• 4.3.2 有限元模型
• 4.3.3 ANSYS仿真分析参数
• 4.4 一次浇筑结果分析
• 4.4.1 温度结果分析
• 4.4.2 应力结果分析
• 4.4.3 一次浇筑分析结论
• 4.5 分层浇筑结果分析
• 4.5.1 温度结果分析
• 4.5.2 应力结果分析
• 4.6 比较分析结论
• 4.7 本章小结
• 第五章 某高层建筑筏板基础仿真分析
• 5.1 工程概况
• 5.1.1 工程简介
• 5.1.2 施工方案及措施
• 5.2 仿真计算
• 5.2.1 原材料
• 5.2.2 有限元分析模型
• 5.2.3 有限元分析参数
• 5.3 温度场有限元分析结果
• 5.3.1 绝热温升
• 5.3.2 温度结果分析
• 5.3.3 分析结论
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况