赣龙铁路梅江特大桥三线桥墩混凝土水化热效应研究

摘要

大体积混凝土水化热速率高，混凝土的导热性能不好，造成混凝土内外存在温差和内部约束，混凝土分层浇筑其收缩形成外部约束，最终产生裂缝，工程中虽然特别重视，但此类裂纹仍在工程中常见。本文以梅江特大桥为工程背景，结合工程建设需要，使用大型有限元软件ANSYS对其进行仿真模拟分析，探索大体积混凝土结构的水化热效应及抗裂措施。主要工作内容如下:
　　 1.在综述大体积混凝土温度裂缝控制的意义、国内外研究现状、温度计算理论以及方法的基础上，对混凝土的热力学参数的特点及取值进行介绍，并对大体积混凝土温度裂缝产生的原因进行分析。
　　 2.采用solid70单元模拟混凝土，采用fluidl16单元模拟冷却水管，建立背景工程的三维有限元模型，对梅江特大桥的桥墩进行仿真模拟分析，得出大体积混凝土结构温度场及应力场的分布及变化规律，并与实测数据进行对比分析，校验了模型的正确性，也论证背景结构产生裂纹的必然性。
　　 3.针对工程中常用的温控措施开展了数值分析:冷却水管的效应及影响范围以及混凝土的阶段浇筑厚度的影响，并对冷却水管的敏感参数(冷却水的流速、冷却水的进水口温度及冷却水管的间距)进行分析，得出了一些有益的结论。
　　 4.基于本文的分析结论并结合国内外的工程实践，对控制温度裂缝提出一些行之有效的措施:如混凝土的合理分块浇筑、冷却水管的布置间距、冷却水进水口温度的控制以及施工管理的加强等等。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 课题来源

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外发展状况

1．3．2 国内发展状况

1．4 研究目标、研究内容及研究方法

1．4．1 研究目标

1．4．2 研究内容及研究方法

第二章 混凝土水化热分析理论基础

2．1 热传导原理

2．1．1 热力学传导方程

2．1．2 初始条件和边界条件

2．2 热分析的数值解法

2．3 温度场有限单元法计算原理

2．3．1 变分原理考虑泛函

2．3．2 空间不稳定温度场的隐式解法

2．4 小结

第三章 混凝土的热力学特性及开裂原因分析

3．1 前言

3．2 水泥水化热

3．3 混凝土热力学特性

3．3．1 混凝土的导热系数

3．3．2 混凝土的线热胀系数

3．3．3 混凝土表面放热系数

3．3．4 混凝土的弹性模量

3．3．5 混凝土的强度

3．4 大体积混凝土开裂原因

3．4．1 大体积混凝土裂缝形成的原因

3．4．2 各种裂缝之间的联系

3．5 小结

第四章 桥墩温度场及应力场仿真分析

4．1 工程背景概况

4．2 有限元计算模型

4．3 桥墩温度场结果分析

4．4 桥墩应力场结果分析

4．5 有限元模型计算结果与实测数据对比分析

4．6 小结

第五章 冷却水管及分层浇筑效应分析

5．1 冷却水管影响分析

5．2 分层浇筑影响分析

5．3 小结

第六章 冷却水管敏感参数及工程防裂措施分析

6．1 冷却水流速

6．2 进水口温度

6．3 冷却水管间距

6．4 温度裂缝预防措施

6．5 小结

第七章 结论与展望

7．1 本文主要工作

7．2 本文主要结论

7．3 后续研究工作的展望

参考文献

致谢

硕士研究生期间发表论文及科研情况