高强大体积混凝土-钢板组合剪力墙早期裂缝原因分析

摘要

大体积混凝土早期裂缝问题一直以来受到工程界的重视。在大体积混凝土钢板剪力墙中，混凝土不仅受到自约束温度应力和收缩应力的作用，还受到钢板与混凝土因线膨胀系数差异产生的线差应力等作用，受力状态相比于普通的大体积混凝土更加复杂。本文结合某超高层建筑中高强大体积混凝土-钢板组合剪力墙进行现场实际结构构件的测试和分析研究，分析了组合剪力墙的温度分布与应力状态。对C60混凝土进行了早期自收缩、干燥收缩测试与线膨胀系数测试，得到混凝土的早期收缩值与线膨胀系数，为混凝土的早期裂缝分析做基础。
　　影响混凝土的早期温度的主要因素有初始温度、水化温升及环境温度，将混凝土在以上三种因素分别作用下的温度值相叠加求得实际条件下混凝土早期温度分布，并将计算温度值与实测温度值进行对比，验证了该计算方法的准确性。
　　将WEIBULL统计原理应用于混凝土的损伤分析，结合混凝土各点的实时应变状态，计算出各龄期的损伤变量。内部混凝土采用剪力原理测量出混凝土的有效应力值，通过考虑损伤的理论应力值与实测应力值对比，验证了基于WEIBULL统计原理的损伤计算方法的准确性。利用实测表面混凝土应变计算得到表面混凝土的有效应力值。分析了混凝土内部和表面的开裂状态，组合剪力墙内部混凝土应力始终未超过混凝土抗拉强度，表面混凝土应力在浇筑初期超过了混凝土抗拉强度，可判断表面混凝土存在开裂现象，与实际情况相符。
　　将混凝土早期应力进行详细分解，分析早期阶段各种因素产生的应力及其变化规律。内部混凝土应力主要由自约束温度应力、线差应力和自收缩应力组成，其中线差应力和自约束应力均占较大比例;表面混凝土应力由自约束温度应力和总收缩应力组成，其中，自约束应力始终占有较大比例，收缩造成的拉应力虽然数值较小但所占比例在不断增长，也促使了混凝土的开裂。针对每种因素分别提出了减小早期混凝土应力的措施，以便于有针对性地预防混凝土裂缝。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 温度应力概述

1．3 研究现状

1．3．1 大体积混凝土裂缝方面研究进展

1．3．2 钢板混凝土组合剪力墙早期裂缝方面研究进展

1．3．3 混凝土损伤研究进展

1．4 本文的主要工作

第二章 组合剪力墙现场试验

2．1 工程概况

2．2 现场试验

2．2．1 组合剪力墙温度测试

2．2．2 组合剪力墙应变测试

2．2．3 混凝土热膨胀试验研究

2．2．4 混凝土收缩试验研究

2．3 试验结果分析

2．3．1 温度测试结果分析

2．3．2 应变测试结果分析

2．3．3 线膨胀系数测试结果分析

2．3．4 混凝土收缩测试结果分析

2．4 本章小结

第三章 组合剪力墙早期温度场分析

3．1 热传导方程

3．2 初始条件及边界条件

3．3 混凝土绝热温升

3．4 混凝土体温度场理论解

3．4．1 混凝土温度场理论计算公式

3．4．2 参数选取

3．4．3 混凝土温度场计算结果分析

3．5 本章小结

第四章 组合剪力墙内部混凝土损伤分析

4．1 组合剪力墙内部混凝土理论应力

4．1．1 混凝土自约束应力

4．1．2 混凝土收缩应力

4．1．3 钢板与混凝土线差应力

4．1．4 组合剪力墙内部计算总应力

4．2 损伤变量计算

4．2．1 混凝土损伤机理

4．2．2 基于WEIBULL统计原理的混凝土损伤演变方程

4．2．3 参数确定

4．2．4 内部混凝土损伤变量计算

4．3 损伤变量验证

4．4 混凝土开裂状态与应力分解

4．4．1 混凝土抗拉强度

4．4．2 内部混凝土开裂判断

4．4．3 内部混凝土应力分解

4．5 本章小结

第五章 组合剪力墙表面混凝土应力分析

5．1 混凝土表面有效应力

5．1．1 表面混凝土损伤变量计算

5．1．2 表面混凝土开裂状态分析

5．2 组合剪力墙表面混凝土开裂应力分解

5．2．1 混凝土收缩应力

5．2．2 混凝土自约束温度应力

5．2．3 表面混凝土开裂应力分解

5．3 混凝土防裂措施

5．3．1 减小线差应力措施

5．3．2 减小收缩应力措施

5．3．3 减小自约束温度应力措施

5．3．4 综合防裂措施

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢