地基土约束下大体积混凝土底板的温度裂缝研究

摘要

随着高层建筑、大跨结构、特种结构及大型设备基础的大量出现,大体积混凝土被越来越多的应用到建筑、桥梁、道路、水利等领域中,而大体积混凝土底板也在地下建筑结构中较为常见。大体积混凝土底板一方面由于内外温差而产生应力；另一方面,由于混凝土的收缩变形受到底板下地基土的约束,混凝土底板内会产生拉应力,当混凝土内部的降温差引起的拉应力超过同龄期混凝土的极限抗拉强度时,底板内就会产生裂缝,从而影响结构的整体性、防水性和耐久性,给建筑安全带来隐患。
　　 本文在查阅大量参考文献的基础上,简单地阐述了大体积混凝土底板温度裂缝的分类、产生因为以及控制措施；根据热传导方程的基本原理,并考虑各种边界条件,建立了大体积混凝土结构的温度场；介绍了温度应力的基本概念,并经过理论推导,得到大体积混凝土底板温度应力的基本公式和裂缝开展规律；为进一步探求地基土约束下大体积混凝土底板温度应力的特点,本文利用大型有限元软件ANSYS,模拟了大体积混凝土底板温度应力的变化规律,并探讨了地基土约束下,不同地基水平阻力系数和底板尺寸对底板温度应力的影响,总结了混凝土底板应力、应变、位移随地基水平阻力系数和底板尺寸的变化规律。另外,本文在数值计算的基础上,提出了大体积混凝土底板施工中滑动层长度的设置问题。分析表明,地基土约束下大体积混凝土底板的应力,随着地基水平阻力系数和混凝土底板尺寸的增大而增大。
　　 本文对于地基土约束下大体积混凝土底板温度应力的数值模拟分析结果可为今后大体积混凝土底板工程的设计与施工提供参考。