澧南闸裂缝成因及加固方案优化研究

论文摘要

大体积水工混凝土建筑物的开裂机理及裂缝控制问题的研究,是目前水工结构的研究热点问题。虽然在混凝土早期开裂与微裂缝问题、胶凝材料对混凝土开裂的影响问题以及温度对开裂的影响问题等方面取得了一些可喜的研究成果。但在控制混凝土开裂的主要、次要因素以及相应控制混凝土开裂的方法等方面的研究,还比较匮乏。 本文以湖南省澧县澧南分洪闸闸底板开裂分析项目为背景,对澧县澧南分洪闸的开裂问题进行了全面的研究。本论文共分六章。 第一章介绍了大体积水工建筑物混凝土开裂问题的国内外研究状况,指出了本文的研究意义和研究内容; 第二章对澧南闸工程现有的监测资料与检测资料进行了分析整理,初步确立温度是导致湖南省澧县澧南防洪闸闸底板开裂的主要原因。 第三章详细论述了混凝土温度场分析的有限元基本原理、弹性模量反演分析的程序及其编制原理。 第四章对闸底板以下材料参数进行了反演分析,并在此基础上,采用有限单元法对闸室在各种工况下的应力—应变状态进行了数值模拟。分析结果表明,裂缝出现的主要原因是温降应力。 第五章针对开裂的诱因,提出了碳纤维布加固、钢板加固、分缝加固以及化学灌浆四种加固方案,并分别进行了有限元和结构稳定计算。在综合考虑四种加固方案的加固效果和工程投资的情况下,建议采用钢板加固方案。 第六章对本文的研究进行了总结,并提出了一些有待完善的想法,如考虑材料的非线性、非稳定温度场的变化等。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 裂缝开裂问题的国内外研究现状
• 1.2.1 早期开裂与微裂缝问题
• 1.2.2 胶凝材料体系对开裂的影响
• 1.2.3 温度变化对开裂的影响
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 监测资料与检测资料分析
• 2.1 监测资料分析
• 2.1.1 渗压计监测资料分析
• 2.1.2 土压力计监测资料分析
• 2.1.3 测缝计资料分析
• 2.1.4 温度计资料分析
• 2.2 现场勘探及分析
• 2.3 现场检测及分析
• 2.4 小结
• 第三章 计算分析理论
• 3.1 混凝土温度场分析有限元基本原理及算法
• 3.1.1 边界条件和初始条件
• 3.1.2 变分原理
• 3.1.3 温度场的有限元解法
• 3.2 弹性模量反演分析基本原理
• 3.3 弹性模量反分析程序
• 第四章 反演及裂缝成因分析
• 4.1 闸室结构材料参数及其它已知条件
• 4.2 分析中的假定
• 4.3 有限元分析模型
• 4.4 闸底板应力变化规律研究
• 4.4.1 自重作用下闸底板应力变化规律
• 4.4.2 梯度温度作用下闸底板应力变化规律
• 4.4.3 均匀温降作用下闸底板应力变化规律
• 4.5 弹性模量有限元反演分析
• 4.6 结构作用温度反演分析
• 4.7 反演成果分析
• 4.8 小结
• 第五章 加固方案及优化
• 5.1 加固方案
• 5.2 基本资料
• 5.2.1 材料参数
• 5.2.2 计算载荷
• 5.2.3 计算工况
• 5.2.4 坐标系的选择
• 5.3 化学灌浆加固方案
• 5.4 分缝加固方案
• 5.5 钢板加固方案
• 5.6 碳纤维布加固方案
• 5.7 稳定计算
• 5.7.1 补强加固方案稳定计算
• 5.7.2 分缝方案闸室稳定计算
• 5.8 优化方案
• 5.9 小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢