早龄期混凝土结构开裂风险分析

为了分析混凝土在早龄期时的开裂风险，采用有限元方法计算混凝土结构早龄期时的内应力发展．通过建立混凝土材料的水化放热模型，引入Arrhenius公式来表征混凝土放热速率受温度的影响．在分析中采用考虑等效龄期的混凝土弹性模量和抗拉强度CEB—FIP1990计算公式和Bazant的双幂函数徐变模型，同时考虑混凝土早龄期的自生收缩．结果表明：引入Arrhenius公式的混凝土水化放热模型可以用于计算混凝土结构早龄期时的温度场，混凝土的水化放热和自生收缩引起的内应力可以引起混凝土长墙的早期开裂．早龄期时混凝土结构内应力的计算为优化混凝土材料的组成提供了依据，尽可能减少混凝土结构的开裂．     

混凝土结构早龄期开裂的预测

为了减少混凝土结构早龄期的开裂,提高混凝土结构的使用寿命,以可靠度理论为基础,建立了混凝土结构早龄期开裂的功能函数(?)=r-s.利用敏感系数来表征混凝土早期的水化放热和自收缩对功能函数的影响,引入部分系数,描述混凝土结构实际值与设计值之间的关系,并确定混凝土结构的临界开裂风险.计算了混凝土挡土墙的开裂风险,并对其开裂情况进行预测,预测的结果与观测的情况基本一致.混凝土结构早龄期开裂的预测为优化混凝土材料的组成提供了依据,可以减少混凝土结构早龄期的开裂.     

混凝土水化放热模型的实验分析和计算

大体积混凝土因早期水化热引起的温度场 会导致开裂, 影响结构安全和正常使用, 其中混凝土热学参数的准确性会直接影响混凝土温度场计算的准确性. 从胶凝材料水化反应机理出发, 基于化学反应动力学原理及不同矿物组成的水泥水化热实验数据, 提出了一种考虑粉煤灰掺入和温度影响的混凝土水化放热模型. 该模型可以准确地反映混凝土水化放热量及温升随龄期的变化, 且与实测值吻合良好.     

基于等效龄期的粉煤灰混凝土抗压强度计算模型

设计温度跟踪养护系统来模拟实际结构中混凝土所经历的温度历程,通过测试在标准养护条件20℃、恒温50℃和变温养护条件下不同强度等级的粉煤灰混凝土早龄期抗压强度的值,分析温度历程对粉煤灰混凝土早龄期抗压强度的影响。根据混凝土早龄期抗压强度的两个主要影响因素:温度和龄期,引入等效龄期理论建立了粉煤灰混凝土早龄期抗压强度的计算模型,并分析了模型参数。实际结构中的粉煤灰混凝土抗压强度可以通过测定温度场,利用计算模型进行相应龄期的抗压强度计算。研究结果表明,粉煤灰混凝土抗压强度计算模型能够较准确计算结构中粉煤灰混凝土的抗压强度,从而有效指导粉煤灰混凝土的工程应用。     

钢管混凝土拱桥大型水化温度场试验及数值模拟分析

为了研究钢管混凝土拱肋大体积混凝土水化热问题,避免混凝土内部温度和温度应力剧烈变化导致钢管混凝土脱黏和混凝土开裂的发生。以川藏线重点工程,藏木特大桥为背景,在桥址进行了与实桥同管径的大尺寸试验拱段长期连续温度场监测试验,对核心混凝土水化放热规律、水化放热模型、水化热温度效应及核心混凝土水化放热影响因素进行研究。结果表明:核心混凝土水化放热呈现出显著规律且复合指数式水化放热模型能够较好地反映西藏地区管内混凝土温变状况。在降温时段,大管径钢管混凝土结构会在钢管和混凝土黏结处产生较大的拉应力,降低混凝土入仓温度、避免较低环境温度下进行拱肋混凝土灌注可以显著降低截面温差,并且在钢管外包裹保温层可改善水化热造成的不利影响。     

钢筋对闸墩混凝土早龄期应力影响的数值分析

在大体积混凝土薄壁结构中,混凝土在早龄期很容易开裂.设计人员有时采用钢筋进行防裂限裂,但钢筋在混凝土早龄期阶段的防裂效果仍不明确.对典型的闸墩和底板建立有限元模型,并分别采用整体式和分离式模型模拟了闸墩中的钢筋.采用4种不同的工况,模拟施工期荷载条件下的应力场,根据计算结果可以认为目前常见的钢筋布置方案对闸墩混凝土早龄期应力影响很小,可以不予考虑.     

早龄期混凝土板温度应力以及抗裂计算

通过对早龄期混凝土内温度场的监控,采用差分法来计算其温度应力,绘制出其应力成长曲线;对早龄期混凝土取芯,测出其弯拉强度,作为抗裂限值。将早龄期混凝土的温度应力与强度对比,以此来确定混凝土开裂规律。根据温度监控曲线,确定出混凝土内温差过大的时间段,以此来采取相应的工程措施进行防范。     

水化热引起的大体积混凝土墙应力与开裂分析

应用基于Arrhenius理论的混凝土绝热温升和徐变模型，考虑温度对早期混凝土水化热化学反应速率和徐变特性的影响，研究了大体积混凝土墙的温度应力和温度开裂问题，并提出了求解非线性微分方程的半解析法。研究中采用Bazant教授提出的裂缝带模型计算温度裂缝，采用半解析迭代法逐步加载计算温度、应力和裂缝的产生与扩展。研究结果表明，浇筑温度极大地影响材料的热学力学性质和结构的温升、温度应力和开裂。研究还揭示了不同养护地温度、应力和开裂的影响。     

大体积混凝土施工温度应力分析与控制

文章采用有限元结构分析软件对某拱座进行了混凝土施工期间的温度应力计算分析,计算过程考虑了混凝土的弹性模量、徐变等参数随龄期变化和分层浇筑对拱座温度应力产生的影响,提出了防止施工过程中由于外界温度变化及水泥水化热等因素引起裂缝的措施,并通过部分监控数据对拱座温度变化规律进行了分析。     

混凝土绝热温升计算模型及其应用

混凝土绝热温升计算模型是影响混凝土结构水化热温度场有限元仿真分析精度的关键因素.本文从水泥水化放热反应本质出发,考虑龄期、温度和温度历史影响,提出了一种基于水泥水化度的混凝土绝热温升计算模型.通过对混凝土绝热温升试验数据的拟合,确定模型特征参数及验证模型的准确性,并将模型应用于混凝土温度场有限元仿真分析中.算例结果表明...     

温度应力、自收缩对高性能混凝土早期开裂的影响

根据高性混凝土的水化特性、物理力学特性及自收缩特性,分析了高性能混凝土早期开裂机理和影响早期开裂的主要因素.并结合工程实例,借助混凝土温度和应力有限元仿真计算方法分析研究了表面适度保温和水管冷却技术在高性能混凝土温控防裂中的应用效果.研究结果表明,表面适度保温与水管冷却相结合能有效降低混凝土的内外温差,减小混凝土早期表面拉应力与后期内部拉应力,防裂效果明显,对类似的工程具有借鉴作用.     

光纤布拉格光栅监测系统在现场监测混凝土挡土墙早期性能中的应用(英文)

应用光纤布拉格光栅温度传感器和应变传感器现场监测了混凝土挡土墙浇注早期的变形和温度变化情况。由于光纤布拉格光栅同时感应温度和变形,需要用布拉格光栅温度传感器对应变传感器进行温度补偿。监测结果表明,光纤布拉格光栅监测系统适用于混凝土早期性能的现场监测,通过与普通传感器监测结果对比,光纤传感器的结果更稳定,准确,且该监测系统可继续对混凝土结构的中长期性能进行实时监测。     

混凝土致裂应力与内外约束和徐变的关系

温度变形、自生体积变形和徐变等受内外约束是混凝土裂缝产生的主要原因．为研究水化反应过程中混凝土内部由于温差、温变幅度和线胀系数差异存在的相互制约关系,减少内外约束下温度和自生体积变形及早龄期混凝土开裂,需要对混凝土温度场和应力场进行精确的仿真．通过仿真计算并根据现场模型试验结果对混凝土温度应变、自生体积应变、徐变、内外约束应变进行反分析研究表明,早龄期混凝土致裂应力主要与徐变和内外约束有关     

基于等效龄期的钢管拱内混凝土硬化过程热应力

为揭示大直径钢管拱内混凝土硬化过程中力学性能增长的温度依赖性因素对组合结构热力作用效应的影响机理,采用有限元程序模拟钢管拱内混凝土的水化热传导过程,并与实测温度场数据进行对比,随后基于等效龄期法考虑其对管内混凝土弹性模量增长的影响,在此基础上结合热弹性力学理论得到了硬化过程中组合结构热应力的变化规律,并与未考虑温度依赖性影响的计算结果进行比较分析.结果表明,水化热温度场加快了管内混凝土硬化过程中弹性模量的增长速度,进而导致混凝土温度应力明显增大,截面径向、环向以及纵向温度应力增幅分别可达1.3倍、1.3倍和1.4倍,但对钢管应力的影响可忽略不计.因此,在分析大直径钢管拱内混凝土硬化过程中的热力作用效应时,必须考虑水化热温度场对管内混凝土弹性模量增长的影响.     

箱梁大体积混凝土冬季施工水化热效应研究

针对连续箱梁0#、1#块大体积混凝土因浇筑时水化热温度应力导致的早期开裂现象,基于遵循能量守恒定律的热传导基本理论,利用有限元软件MidasFEA的水化热分析模块,分析了在墩顶3m厚横隔板内有冷却水管作用时,冬季大体积混凝土箱梁"二次浇筑"的早期水化热温度场和应力场.计算表明,水化热引起第一次浇筑混凝土横隔板的棱角处及接近上下层交界面附近的早期温度应力是不容忽视的.根据研究结论,提出了一些控制水化热温度效应的合理建议,可供同类工程参考.     

水化热引起的大体积混凝土墙温度分析

根据已提出的考虑混凝土化学反应速度的热传导方程新理论，分析了水化热引起的大体积混凝土墙的温度场，给出了该问题非线性热传导方程的解析迭代公式，研究中，绝热温升采用了基于Arrhenius理论的有效时间的函数，从而导致求解非线性热传导方程，从计算结果得出如下结论：（a)浇筑温度对大体积混凝土墙的最高温升有显著影响，浇筑温度越高，混凝土墙的内外最大温差越大；（b)由于混凝土的导热系数低，墙中心的温度高于其表面温度，这将导致混凝土墙横断面上不同位置在不同时刻具有不同的水化热化学反应速率；（c）水化热化学反应速率随温度升高而加快，从而使混凝土硬化速度加快，初凝和最终凝固时间缩短，因此，在炎热气候条件下宜采用低热水泥。     

LNG储罐球形混凝土穹顶的热应力及裂缝分布

对于大型LNG储罐,其穹顶因水泥水化热产生较大的热应力,引起混凝土开裂,严重影响储罐的耐久性。以某大型LNG储罐穹顶为研究对象,采用ADINA有限元软件建立精细化的有限元模型,模拟LNG储罐穹顶分段浇筑过程中的早期温度场分布,并将数值计算结果与现场测试结果进行对比;数值分析时考虑了混凝土徐变及龄期效应,对混凝土穹顶的温度场和应力场进行耦合计算,得到穹顶的热应力分布及裂缝开展情况,对穹顶混凝土开裂风险进行评估,进而对参数的敏感性进行分析。结果表明:穹顶内外在混凝土浇筑过程中产生温差较大,导致巨大热应力;第一浇筑带的热应力明显比其他浇筑带大,环向热应力大于经络向热应力,将使穹顶边缘产生沿环向分布的经络向温度裂缝;水泥种类对穹顶热力分析结果有很大的影响。     

贯流式泵站施工期的温控防裂对策研究

针对泵站结构施工期易开裂的问题,阐述了裂缝成因,提出了相应的防止措施.得出早期的内外温差和外部约束是产生表面裂缝的主要原因.采用了表面保温、水管冷却及设置砌体等方法来防止墩墙混凝土产生温度裂缝.利用水管冷却混凝土温度场和应力场的三维有限单元精确算法,对某大型贯流式泵站墩墙结构的施工期温控防裂进行了仿真计算,结果显示计算方法精确、防裂效果良好,对此类工程具有一定的参考价值.