混凝土框架温度裂缝的分析与对策

摘要

混凝土工程裂缝是工程界长期关注的一个问题，并且结构的破坏和倒塌都是从裂缝的扩展开始的。国内外的调查资料表明，建筑结构中只有20％的裂缝源于荷载，而另外的80％裂缝却是由于温度、收缩、不均匀等变形变化引起的。由于温度效应（主要有温度应力和温度变形）而引起的裂缝并造成危害等现象在混凝土结构物中广泛存在，因此研究混凝土结构温度裂缝具有比较重要的科学意义。 本文首先根据已有的温度理论，建立了温差作用下压弯构件的计算模型及平衡方程，导出了压弯构件的应力公式；并进一步分析了在温差作用下压弯构件的应力分布规律，着重分析了裂缝间距、温差、钢筋直径等参数对钢筋混凝土应力的影响。 另外对混凝土结构温度应力力学性能，混凝土的收缩和收缩当量温度差，混凝土结构中的温度荷载组合系数进行研究；并结合混凝土温度裂缝计算机仿真软件对工程实例进行模拟计算和结果分析。 为对比研究温度效应对混凝土开裂的影响，采用有限元软件ANSYS对混凝土框架结构裂缝进行模拟。通过比较三种不同框架结构在增加温度荷载前后的应力和应变，研究了各梁、柱应力的分布特征、裂缝发生和开展规律，结果表明温度会引起钢筋混凝土构件内力重分布，从而导致构件开裂加剧。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1混凝土工程裂缝概述

1.2温度、收缩裂缝的产生机理

1.3国内外混凝土温度作用及仿真模拟研究现状

1.3.1 混凝土温度裂缝研究现状

1.3.2 混凝土温度作用仿真模拟研究现状

1.4本文研究工作及基础

2混凝土结构温度应力分析

2.1混凝土温度应力和温度变形

2.2混凝土结构的温度效应

2.2.1 温度效应产生的原因

2.2.2 混凝土结构中的温度应力和温度变形

2.3混凝土构件温度应力分析

2.3.1 温度应力分析的计算模型

2.3.2 轴心受拉构件应力分析

2.3.3压弯构件应力分析

2.4混凝土模型计算分析

2.4.1 不同温差作用下的应力分析

2.4.2 不同间距时的应力分析

2.4.3 不同配筋时的混凝土应力

2.4.4钢筋与混凝土位移分析

2.5本章小结

3钢筋混凝土框架结构裂缝仿真分析

3.1影响混凝土温度应力的物理力学性能

3.1.1 混凝土的弹性模量

3.1.2 考虑纵向钢筋作用后钢筋混凝土的折算弹性模量E'C

3.1.3混凝土的极限拉伸值

3.1.4混凝土的抗拉强度

3.2混凝土收缩和收缩当量温差

3.2.1 混凝土收缩

3.2.2 混凝土的收缩当量温度差T'

3.3混凝土结构综合计算温差及温度荷载组合系数

3.3.1 混凝土结构温度作用

3.3.2混凝土工程结构的综合计算温差

3.3.3 混凝土工程结构中温度荷载的组合

3.4混凝土温度裂缝仿真软件理论基础

3.4.1有限单元法

3.4.2 混凝土结构中出现温度裂缝的判据

3.5温度作用下结构内力分析

3.5.1工程概况

3.5.2单元划分及参数取值

3.5.3 计算结果分析与比较

3.6本章小结

4钢筋混凝土结构裂缝有限元分析

4.1钢筋混凝土有限元模型

4.1.1 混凝土单元

4.1.2钢筋单元

4.1.3有限元模型

4.2混凝土Solid65单元

4.2.1 使用Solid65单元的假设条件

4.2.2 混凝土开裂模拟

4.2.3 混凝土参数的设定

4.3有限元非线性分析

4.3.1 材料本构模型及屈服准则

4.3.2 非线性求解的收敛问题

4.4框架温度应力计算模型

4.5混凝土结构温度作用实例分析

4.5.1 算例概述

4.5.2 计算结果分析

4.6本章小结

5全文总结

5.1 本文取得的成果

5.2控制裂缝的措施

5.3进一步工作的展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果