基于实测数据的大体积钢筋混凝土垫层结构安全分析

摘要

温度荷载是混凝土结构施工期所受的主要荷载之一,是导致混凝土结构出现裂缝的重要原因,而混凝土结构的破坏往往是从裂缝的扩展开始的,因此掌握和了解大体积混凝土结构的温度场和应力场对控制混凝土裂缝和结构的整体安全都有重要意义。随着科学的进步,各类监测仪器应运而生,在大体积混凝土施工过程中,监测仪器的大量埋设已成大势所趋,这将对大体积混凝土结构的内部温度、应力、裂缝开度的控制都有显著的辅助作用。但是监测仪器更多的是点对点的埋设,不能全面具体的对结构的各个部位进行监测。有必要将监测的结果分析与有限元计算结合,得到施工和运行期混凝土结构中应力应变场、及裂缝状况,经分析后提出控制开裂的措施,给施工和安全生产提供决策依据。本文以大体积钢筋混凝土垫层为例进行深入研究。
　　本文的主要研究内容如下:
　　1.介绍了大体积钢筋混凝土温度场、应力场的有限元计算原理、方法、裂缝开裂理论及裂缝宽度计算方法。
　　2.采用ANSYS大型有限元分析软件,综合考虑影响温度荷载的水化放热、水管冷却、表面散热等因素影响,对某电站大体积钢筋混凝土垫层进行温度场分析,并且与实测的钢筋混凝土垫层温度进行比对。
　　3.对于混凝土与钢筋间相互作用的模拟,在模型中用弹簧单元连接重合的混凝土模型单元节点和钢筋模型单元节点,以反映混凝土与钢筋之间的粘结滑移。在此基础上考虑混凝土徐变应力,施加上一步计算所得的温度荷载,得到钢筋混凝土垫层模型的混凝土应力场分布、钢筋单元应力场分布、弹簧单元变形,并且与实测数据进行比对。
　　4.利用实测钢筋应力计算得到裂缝理论开度,然后与弹簧单元变形以及实测裂缝宽度进行比对,得到裂缝开度分析结论。
　　本文计算结果与实测数据比对表明,有限元计算结果准确性较高。采用ANSYS有限元软件对大体积混凝土结构进行仿真预测,可以大大的节省工作量和成本,具有极强的实用性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1大体积钢筋混凝土结构温度应力问题

1.2大体积钢筋混凝土垫层结构裂缝问题

1.3本文研究课题来源及研究主要内容

第二章 混凝土温度场和温度应力理论

2.1热传导的基本理论

2.2 混凝土温度场有限元计算

2.3 温度应力场的有限元方法

第三章 大体积钢筋混凝土收缩裂缝的生成机理和影响因素

3.1大体积钢筋混凝土垫层收缩裂缝生成机理

3.2 混凝土收缩对钢筋混凝土垫层结构收缩裂缝影响

3.3 混凝土徐变对钢筋混凝土垫层结构裂缝影响

3.4 混凝土结构内钢筋对温度裂缝影响

3.5 其它因素对混凝土垫层结构温度裂缝影响

第四章 钢筋混凝土裂缝宽度有限元分析方法

4.1钢筋混凝土结构的有限元模型

4.2裂缝宽度计算理论

4.3钢筋和混凝土粘结滑移关系

4.4钢筋和混凝土粘结滑移本构关系

第五章 粘土心墙钢筋混凝土垫层温度场分析

5.1基本资料

5.2混凝土垫层模型温度场有限元计算过程

5.3垫层温度场计算结果分析

第六章 钢筋混凝土垫层应力场和裂缝分析

6.1混凝土垫层模型应力场有限元计算过程

6.2混凝土垫层应力场计算结果分析

6.3混凝土垫层钢筋应力分析

6.4钢筋混凝土垫层裂缝开度分析

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

发表论文及参加科研情况

致谢