大体积混凝土龄期模量法的温度徐变应力研究

摘要

大体积混凝土结构在水利水电建设中广泛应用，但大体积混凝土结构存在的温度裂缝问题严重影响了大体积混凝土结构的耐久性和安全性。为了尽可能控制温度裂缝的产生及发展，大体积混凝土结构的温度场和徐变应力场分析是非常必要的。通过大体积混凝土结构的温度场和徐变应力场的计算与仿真模拟，可为大体积混凝土结构的合理设计和科学施工提供理论支持和依据，减少甚至避免温度裂缝的开展。
　　本文基于按龄期调整的有效模量法对大体积混凝土的徐变应力场进行分析，并讨论其中重要参数——老化系数的取值。将按龄期调整的有效模量法引入ANSYS有限元软件中，并对ANSYS进行二次开发，编写一套完整程序，实现对混凝土温度场和徐变应力场的计算与模拟。采用算例验证程序的可行性。以某水利工程的挡水坝段为研究对象，利用ANSYS二次开发所编写的程序对挡水坝施工阶段和工作阶段中的温度场和徐变应力场的发展进行模拟和分析。
　　本文中采用ANSYS有限元软件，基于按龄期调整的有效模量法对大体积混凝土的温度徐变应力场进行计算，得到的模拟结果基本符合工程实际，所阐述的结论和建议为大体积混凝土结构的设计和施工提供理论支持，也可以此类结构的设计和施工提供一些有价值的参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 大体积混凝土的应用现状

1．1．2 大体积混凝土的温度徐变应力问题值得深入研究

1．1．3 大体积混凝土温度徐变应力问题的研究意义

1．2 国内外关于大体积混凝土的温度徐变应力问题的研究

1．2．1 计算大体积混凝土的温度场和温度应力场的方法

1．2．2 混凝土徐变计算理论

1．2．3 关于大体积混凝土温度徐变应力分析的研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 混凝土温度场计算原理

2．1 热传导方程

2．2 温度场的初始条件及边界条件

2．3 混凝土的热学性能

2．3．1 混凝土的热学性能系数

2．3．2 水泥的水化放热与混凝土的绝热温升

2．3．3 混凝土的浇筑温度

2．4 影响混凝土温度场的其他因素

2．4．1 气温

2．4．2 水温

2．4．3 外界温度变化的影响深度

2．5 温度场有限元计算理论

2．5．1 稳定温度场计算原理

2．5．2 不稳定温度场计算原理

3 混凝土应力场计算原理

3．1 混凝土应力场的影响因素

3．2 混凝土徐变的影响因素

3．3 混凝土温度徐变应力场的有限元计算理论

4 大体积混凝土基于龄期的有效模量法应力研究

4．1 按龄期调整的有效弹模法

4．1．1 按龄期调整的有效模量法的计算公式

4．2．1 老化系数x的取值

4．2 大体积混凝土温度徐变应力分析在ANSYS中的实现

4．2．1 ANSYS有限元软件

4．2．2 大体积混凝土温度徐变应力在ANSYS中实现的程序设计

4．3 算例验证与分析

4．3．1 有限元模型

4．3．2 计算结果分析

5 工程实例

5．1 工程概况

5．2 工程基本资料

5．2．1 自然条件

5．2．2 基岩性能参数

5．2．3 混凝土性能参数

5．2．4 大坝施工计划

5．3 计算模型及边界条件处理

5．3．1 计算模型

5．3．2 边界条件处理

5．4 温度场和应力场结果及分析

5．4．1 温度场及徐变应力场结果

5．4．2 温度场及徐变应力场结果分析

5．4．3 温度控制及防裂措施

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢