大體積混凝土基礎(chǔ)溫度裂縫分析.pdf

1、目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代土木工程建設(shè)中的應(yīng)用非常廣泛。但是由于存在溫度應(yīng)力的作用，使大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫，對混凝土結(jié)構(gòu)的承載性能與安全使用壽命會造成不可忽視的威脅，成為工程界一直以來十分關(guān)注的問題。因此，對溫度裂縫的控制就越來越引起人們的關(guān)注，對大體積混凝土溫度裂縫的研究也越來越受到重視。
　　對大體積混凝土溫度場和應(yīng)力場的模擬分析是本文的一個重要研究內(nèi)容。由于大體積混凝土的溫度應(yīng)力分布比較復(fù)雜

2、，影響因素眾多，因此在實際工程中很難準(zhǔn)確得到其解析解。但隨著計算機科學(xué)和數(shù)值計算方法的飛速發(fā)展，目前已經(jīng)有很多計算方法應(yīng)用于大體積混凝土溫度應(yīng)力的計算機仿真技術(shù)，其中應(yīng)用最為廣泛的是有限單元法。
　　本文結(jié)合變電站工程750kVGIS設(shè)備大體積混凝土基礎(chǔ)的施工，應(yīng)用有限單元法，對大體積混凝土施工期的溫度場及應(yīng)力場進(jìn)行了較為深入的研究。利用大型有限元軟件ANSYS，模擬分析了大體積混凝土基礎(chǔ)施工的過程。并利用計算機仿真模擬結(jié)果進(jìn)行分

3、析，將所得結(jié)果與實測結(jié)果對比分析得出的相關(guān)規(guī)律，為溫度裂縫的預(yù)防提供必要的理論依據(jù)。同時，對大體積混凝土施工溫度控制的措施進(jìn)行研究，對常用的溫度裂縫控制措施進(jìn)行了闡述，從而對溫控措施提供了重要的論證和參考依據(jù)。
　　本文的主要研究工作包括以下幾個方面:
　　(1)在廣泛查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文討論了大體積混凝土的概念、特點及其發(fā)展過程。同時，分析了大體積混凝土工程中溫度裂縫的危害和它的形成機理，簡述了大體積混凝土溫度控

4、制研究的現(xiàn)狀和溫度裂縫產(chǎn)生的影響因素，論證了防止大體積混凝土溫度裂縫的必要性和可行性。
　　(2)在目前已有成果的基礎(chǔ)上，介紹了一般大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度場及溫度應(yīng)力的基本理論。以熱傳導(dǎo)方程的基本原理出發(fā)，考慮實際工程的邊界條件，定性地分析混凝土基礎(chǔ)在施工階段及冷卻階段溫度場的分布規(guī)律和特點，提出影響混凝土溫度場的各種因素。其中重點介紹了大體積混凝土基礎(chǔ)施工過程中溫度場和溫度應(yīng)力的分布規(guī)律，同時采用有限單元法對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度

5、應(yīng)力進(jìn)行了理論分析和計算。
　　(3)對大體積混凝土溫度場及溫度應(yīng)力進(jìn)行合理的仿真分析與計算，是施工中實施大體積混凝土溫度控制的重要前提，為此，本文結(jié)合工程實例大體積混凝土的溫度場及溫度應(yīng)力進(jìn)行了模擬。介紹有限元分析的原理及一般的模擬分析過程，介紹了有限元熱分析的步驟與方法，先從理論上分析了大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度場和溫度應(yīng)力模擬方法，然后講述了大體積混凝土澆筑施工在ANSYS有限元分析中的實現(xiàn)方法。
　　(4)以實際工程為例，

6、根據(jù)混凝土澆筑施工實際情況，首先將結(jié)構(gòu)截面離散化，然后施加邊界條件和溫度荷載，利用有限元軟件ANSYS對混凝土結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定溫度場和由此形成的應(yīng)力場進(jìn)行了仿真計算。根據(jù)所得的溫度場和應(yīng)力值進(jìn)行分析，得出了大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期的溫度和應(yīng)力的分布情況。
　　(5)結(jié)合工程實踐，對具體工程大體積混凝土的溫度實測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。基于有限單元法的計算分析結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場施工時溫控的實測數(shù)據(jù)，對模擬結(jié)果與實測結(jié)果進(jìn)行對比分析，從而對模擬過程和實

7、際情況進(jìn)行了相互驗證，總結(jié)出大體積混凝土溫度場和應(yīng)力場的變化規(guī)律。
　　(6)最后，本文針對具體大體積基礎(chǔ)工程所采取的溫控措施和監(jiān)測結(jié)果，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、混凝土材質(zhì)、施工措施等方面，綜合性提出了控制溫度裂縫的具體方法和技術(shù)措施。
　　總之，本文的研究成果對今后同類工程的大體積混凝土溫度裂縫控制具有重要的參考價值和指導(dǎo)意義，也為進(jìn)一步的理論研究提供了參考依據(jù)，可供同類大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工時參考，具有一定的理論意義和實用價值。