桥梁大体积混凝土结构温度应力及其敏感性因素分析

摘要

随着我国交通行业的迅速发展，桥梁设计能力、施工技术的突飞猛进、使得桥梁结构中大体积混凝土结构大量出现，但也出现了许多问题。其中一个明显的问题：由于结构尺寸过大，结构形式复杂，导致温度应力常常超过限值，产生温度裂缝。 温度应力以及由此带来的温度裂缝作为设计施工中必须考虑的因素，在新的公路桥涵设计规范中得到了进一步重视，由此看出温度应力在工程结构中不可忽视。尽管工程人员在设计、施工中已经认识到这一问题，部分研究人员也做了专门研究，但许多问题依然存在，仍然需要做进一步研究。 本文针对桥梁大体积混凝土结构与普通大体积混凝土结构的不同，有针对的对部分桥梁结构进行了分析。 本文首先对大体积混凝土的研究状况以及相关理论进行了简单阐述，虽然篇幅不大，但为后面的分析奠定了必要的理论基础。 论文从第四章开始，对大体积混凝土结构的温度应力控制及其影响因素进行了分析研究。本文仅对几个关键方面进行了分析研究，比如水流速度与散热效率的关系、外温变化的影响深度、结构尺寸对应力分布的影响以及边界条件如何进行简化。在分析每个方面时，本文都是通过理论推导结合有限元程序计算，并且有针对的对桥梁结构进行分析，从而得出适用于桥梁大体积混凝土结构的结论。

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第一章 绪论

1.1桥梁大体积混凝土的定义

1.2桥梁大体积混凝土结构的特点

1.3国内外研究现状

1.3.1 国外的研究现状

1.3.2国内的研究现状

1.4研究的背景

1.5本文主要研究内容

第二章 混凝土温度应力分析基本理论

2.1温度应力的产生原理

2.1.1温度对结构的作用

2.1.2温度自应力和次应力的计算

2.2混凝土有限元分析理论

2.2.1有限元分析步骤

2.2.2温度应力分析的有限元方法

2.2.3三种混凝土有限元模型

2.2.4三种模型各自的特点

2.3温度应力与温度裂缝的关系

2.3.1温度裂缝出现的必然条件

2.3.2混凝土的破坏准则

2.3.3混凝土的本构关系

2.3.4早期裂缝发生机理

2.3.5 “公路桥规"中裂缝出现的基本假定

2.4混凝土成型阶段

第三章混凝土热分析基本理论

3.1热分析基础知识

3.1.1传热学经典理论回顾

3.1.2热传递的方式

3.2热平衡方程

3.2.1稳态传热

3.2.2瞬态传热

3.2.3线性与非线性

3.3边界条件和初始条件

3.4太阳辐射

3.5水泥水化热与混凝土绝热温升

3.5.1水泥水化热

3.5.2混凝土绝热温升

第四章敏感性因素分析

4.1结构尺寸的影响

4.2水流速度的影响

4.2.1外界为恒温区

4.2.2外界为变温区

4.3外温变化的影响

4.3.1水温变化

4.3.2气温变化

4.4约束边界的影响

4.4.1考虑土体传热

4.4.2不考虑土体传热

研究总结

参考文献

致谢