混凝土箱梁早期温度裂缝分析及其工程应对措施

论文摘要

混凝土的早期温度裂缝是一个现实的工程实际问题,就混凝土箱梁的温度作用效应而言,它直接影响了公路混凝土箱梁桥的安全性。研究表明,公路桥梁混凝土箱梁某些部位裂缝是由于温度作用而产生的,其原因是缺乏对混凝土箱梁温度场的深入研究。本文采用ANSYS大型有限元分析软件依托沪杭甬高速公路某冬季施工大桥底板出现纵向温度裂缝的工程背景,按排除法的思想对混凝土箱形梁早期温度裂缝的各种因素进行了详细的分析研究,并简要介绍了一些工程应对措施。主要研究工作如下:1.针对工程背景将主要分析内容分为:结构荷载作用和非结构荷载作用,结构荷载作用包括重力、预应力;非结构荷载作用包括冬季施工蒸汽养护箱体内外温差、混凝土水化热、混凝土早期温度收缩、早强剂对温度收缩的影响。围绕实际工程产生的裂缝,紧扣相关理论按照排除法的思想逐步对各个因素及他们的组合进行有限元分析,最终确定导致开裂的原因为非结构荷载作用组合引起的早期温度裂缝。2.对混凝土冬季施工蒸汽养护产生的箱体内外温差所造成的混凝土温度应力进行了详细分析,并对二者之间的关系做了研究;采用结构力学中材料均匀降温的方法模拟分析混凝土箱梁的温度收缩效应和其形成的收缩应力;研究早强剂对混凝土早期温度应力的影响,着重从早强剂对混凝土线膨胀系数的改变出发,定性、定量地分析对箱梁温度收缩应力、应变的影响。3.分析混凝土温度效应,不可避免的要研究混凝土水化热的影响。混凝土浇筑后聚集在混凝土内部的水泥水化热不易散发,混凝土内部温度显著升高,造成混凝土内外水化温差较大,混凝土表面易产生裂缝。本文简析了混凝土水化热机理及其分析方法,简要给出了几种常见的混凝土损伤本构模型,并对水化温度场进行了有限元仿真分析。4.通过以上各种因素的分析,针对实际工程的裂缝控制,简要给出了一些混凝土早期温度收缩裂缝的应对措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外混凝土箱梁早期温度裂缝研究现状
• 1.2.2 国内混凝土箱梁早期温度裂缝研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.4 本文的研究意义
• 第二章 研究混凝土箱梁早期温度裂缝的相关理论与方法
• 2.1 关于裂缝的相关内容
• 2.1.1 裂缝的基本定义
• 2.1.2 裂缝产生的原因
• 2.1.3 裂缝的分类
• 2.1.4 影响混凝土箱梁早期裂缝的因素
• 2.2 早期混凝土的热力学及变形性能
• 2.2.1 混凝土的温度参数
• 2.2.2 混凝土的力学参数
• 2.3 混凝土早期温度场论
• 2.3.1 温度荷载简述
• 2.3.2 热传导微分方程
• 2.3.3 混凝土早期温度场的数值计算方法
• 2.3.4 混凝土早期温度场的半理论半经验公式法
• 2.4 混凝土水化热机理和有限元分析方法
• 2.4.1 混凝土水化热机理
• 2.4.2 混凝土水化热有限元分析方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 混凝土箱梁早期温度裂缝分析和研究
• 3.1 工程背景
• 3.1.1 实桥工程概况
• 3.1.2 裂缝情况概述
• 3.2 结构有限元模型建立和分析工况划分
• 3.2.1 有限元模型的建立
• 3.2.2 分析工况的划分
• 3.3 结构荷载因素对裂缝影响的分析
• 3.3.1 重力工况作用下分析
• 3.3.2 预应力工况作用下分析
• 3.4 非结构荷载因素对裂缝影响的分析
• 3.4.1 混凝土水化热对裂缝影响的分析
• 3.4.2 混凝土冬季施工蒸汽养护温差对裂缝影响的分析
• 3.4.3 混凝土温度收缩对裂缝影响的分析
• 3.4.4 混凝土箱梁早期温度收缩过程中掺加添加剂对裂缝影响的分析
• 3.5 混凝土箱梁早期温度场分析中各种工况的组合分析
• 3.5.1 结构荷载作用的组合分析
• 3.5.2 非结构荷载作用的组合分析
• 3.5.3 非结构荷载作用和结构荷载作用的组合分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 混凝土箱梁早期温度裂缝工程应对措施
• 4.1 混凝土的养护措施
• 4.1.1 常规的养护方法
• 4.1.2 快速养护方法
• 4.2 混凝土材料和配合比
• 4.3 混凝土温控措施
• 4.4 其它措施
• 4.5 本章小结
• 结论及展望和相关建议
• 主要结论
• 研究展望
• 相关建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢