论文题目: 超长混凝土结构温度及收缩裂缝控制方法研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 结构工程
作者: 王庆龙
导师: 吴京
关键词: 超长混凝土结构,裂缝控制,温度,收缩,预应力,橡胶支座,断开
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 超长混凝土结构的特点是长度超过规范限值,温差及混凝土收缩引起的应力较大,常常导致结构开裂,有时裂缝较宽,影响正常使用,所以温度及收缩裂缝是超长混凝土结构工程中急需解决的关键问题。本文从温度及收缩应力的产生机理出发,研究了几种裂缝控制的方法。文章主要包括以下内容:1.由于温差及混凝土收缩作用,混凝土结构发生变形,梁板的变形受到柱子或剪力墙等竖向构件的约束,在结构中引起的应力就称为温度及收缩应力。影响温度及收缩应力的两个主要因素是温差(包括收缩当量温差)和约束强度。在控制温度及收缩裂缝时,有两种思路:第一种思路是加强材料的抗拉性能,如施加预应力、在混凝土中掺加各种抗拉纤维等;第二种思路是使约束变弱,从而减小温度及收缩应力,如设置变形缝、安装滑移支座等。2.分析了影响温度及收缩应力的几个重要因素,研究了温度及收缩作用下结构内力的分布特征。整体降温是一种缓慢的、周期性的作用过程,在这种荷载作用下,结构的底部两层应力较大,上部各层应力很小。顶层降温主要考虑日照温差,是一种作用速率较快的过程,在这种荷载作用下,结构的顶部两层应力较大,以下各层应力很小。研究表明,在温度作用下,端部梁柱变形协调引起的峰值应力往往较大,大大超过了楼盖的温度应力,其中柱的应力尤其大,有时甚至会引起柱的破坏,且在温度升高和降低时均有发生,这在以往的分析中往往被忽略。3.预应力混凝土结构的裂缝控制首先要注意结构布置,其次是正确进行预应力的计算,另外还必须重视合理构造措施。超长混凝土结构的施工过程中,常常设置后浇带来释放早期收缩应力,并分段张拉预应力。研究表明,对后浇带的正确模拟和计算,对于评估预应力的效果是十分重要的,通过有限元软件ANSYS,本文提出了考虑施工过程的分析计算方法,并结合算例进行进一步的阐述。4.借鉴桥梁经验,将橡胶支座用于超长混凝土框架结构中,对裂缝控制的新方法进行了有益的尝试。安装橡胶支座后,约束变小,结构温度应力大大减小,梁柱应力下降尤其明显,特别是解决了端部柱应力过大的问题。将橡胶支座安装在顶层柱顶,可以减小顶层降温引起的应力,而且可以满足抗震要求。将橡胶支座安装在底层柱顶,可以减小整体降温引起的应力,通过在适当位置设置剪力墙可以满足抗震要求。研究表明,橡胶支座处的压力越大,橡胶支座的滑动能力越差,但由于可以自由转动,降低温度及收缩应力的效果仍然比较明显。5.遵循裂缝控制的第二种思路,本文提出了一种新的方法——“断开”方法,来解决框架剪力墙结构的温度及收缩应力问题。在混凝土高层建筑中,剪力墙或筒体是结构的主要抗侧构件,为抵抗水平地震力及控制结构侧移,它们的侧向刚度往往很大。在结构的第二、三层楼盖与剪力墙之间设缝,让两者“断开”,使剪力墙不再约束楼盖,从而大大减小温度及收缩应力。但是,“断开”之后结构整体性受到一定的削弱,会造成对其抗震能力的疑惑。研究表明,“断开”之后,上部楼层的水平力仍可通过剪力墙传给基础,但下部楼层的水平力全部通过框架传给基础。下部楼层的水平力较小,所以剪力墙的底部剪力仅会略微下降,仍承受大部分基底剪力,结构可以满足抗震要求。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 混凝土工程裂缝概述
1.2 超长混凝土结构温度及收缩裂缝
1.2.1 超长混凝土结构的定义
1.2.2 温度及收缩裂缝的产生机理
1.2.3 超长混凝土结构温度及收缩裂缝
1.3 “抗”与“放”的裂缝控制原则
1.3.1 变形与约束
1.3.2 “抗”与“放”
1.4 研究现状及本文的主要研究工作
第二章 温度及收缩作用下结构内力分析
2.1 影响温度及收缩应力的因素
2.2 温度及收缩应力的计算
2.2.1 温度及收缩应力计算的简化模型
2.2.2 有限元方法
2.2.3 最不利工况
2.3 温度及收缩作用下结构内力分析
2.3.1 工程概况及计算模型
2.3.2 整体降温时结构内力分析
2.3.3 顶层降温时结构内力分析
2.4 本章小结
第三章 使用预应力技术控制温度及收缩裂缝的研究
3.1 基本原理和裂缝控制标准
3.2.1 不设缝的原理
3.2.2 预应力的作用和裂缝控制标准
3.2 几个问题的讨论
3.2.1 结构布置
3.2.2 构造措施
3.2.3 有粘结预应力和无粘结预应力的选用
3.3 后浇带和预应力筋分段张拉的作用
3.3.1 后浇带的作用
3.3.2 预应力筋分段张拉的作用
3.4 考虑施工过程的预应力设计
3.4.1 一般步骤
3.4.2 工程实例
3.4.3 现场测试
3.5 本章小结
第四章 使用橡胶支座减小温度及收缩应力的研究
4.1 基本原理及橡胶支座简介
4.1.1 “放”的原理
4.1.2 橡胶支座方法的原理
4.1.3 橡胶支座的应用和分类
4.2 顶层柱顶安装橡胶支座的研究
4.2.1 橡胶支座的安装
4.2.2 安装橡胶支座后的效果
4.2.3 抗震验算
4.2.4 构造措施
4.3 底层柱顶安装橡胶支座的研究
4.3.1 底层柱顶安装橡胶支座的效果
4.3.2 关于橡胶支座处水平摩擦力讨论
4.3.3 抗震措施及经济性
4.4 本章小结
第五章“断开”方法研究
5.1 “断开”方法的原理和效果
5.1.1 基本原理
5.1.2 “断开”后的效果
5.2 “断开”结构的抗震能力研究
5.2.1 问题的焦点
5.2.2 “断开”结构水平力的分配
5.3 本章小结
第六章 全文总结
6.1 本文取得的主要成果
6.2 对以后研究的一些建议
参考文献
致谢
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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