冻融循环作用下混凝土内部变形监测及模拟

摘要

混凝土需要抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全性的能力称为耐久性。近年来，由于混凝土耐久性设计不足导致实际工程过早破坏、失去服役功能的案例不胜枚举。“南锈北冻”是我国混凝土工程耐久性所呈现的典型自然特征。因此，监测寒冷地区不同服役环境下的混凝土在冻融循环作用下其内部变形情况，对研究其损伤与破坏机理具有重要的理论意义和工程应用价值。
　　首先研究冻融作用下混凝土内部冻胀应变的监测方法并制作试验试件。与此同时，进行了应变片的防水处理、应变片与混凝土界面的增强处理及系统标定。试验中监测了冻融循环过程中混凝土内部变形，获得了内部冻胀应变等实测数据。进而，据试验监测数据分析了混凝土饱水程度、内部不同区域、不同起始温度、不同冻融循环次数对内部冻胀应变的影响规律。
　　然后，对冻融循环下完全饱水的混凝土温度场与温度应力进行有限元模拟（ANSYS软件）。将模拟温度与实测混凝土温度进行对比，从而验证了所建立的有限元模型在模拟冻融循环下混凝土温度的可行性与准确性。不仅如此，由第二强度理论计算得出温度应力的模拟结果，可以得出由于温度应力作用在边角点处混凝土首先发生破坏。
　　最后，通过将监测到的冻胀应变转化为冻胀应力并与上述温度应力进行叠加，得出了混凝土在冻融作用下边角点处产生的拉应力峰值最大并且最先达到其抗拉强度设计值，因此混凝土在边角点处首先发生破坏。并且随着冻融次数的增加，混凝土内部逐步劣化。

目录

第1章 绪论

1.1课题背景

1.2混凝土冻融破坏机理的研究现状

1.3混凝土抗冻性影响因素

1.4混凝土温度场及温度应力的研究

1.5 本文主要研究内容

第2章 混凝土制备及冻融作用下内部变形测试方法

2.1原材料及混凝土配合比

2.2冻融过程内部变形测试方法

2.3混凝土饱水程度随时间变化曲线

2.4混凝土冻融试验方法

2.5本章小结

第3章 冻融作用下混凝土内部变形

3.1冻融过程中温度监测

3.2采集起点温度对混凝土应变测量结果影响

3.3饱水程度对混凝土内部应变影响

3.4冻融循环次数对混凝土内部应变影响

3.5不同区域对混凝土内部应变影响

3.6本章小结

第4章 冻融作用下混凝土内部应力模拟

4.1混凝土温度场和温度应力计算方法

4.2混凝土温度场与温度应力有限元计算

4.3冻融循环作用下混凝土温度场

4.4冻融循环作用下混凝土应力场

4.5本章小结

结论

参考文献

声明

致谢