大体积混凝土温度裂缝控制机理及有限元仿真分析

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随着我国经济的不断发展,高层和超高层建筑的建造在城市中得到了越来越多的应用。而现有的大体积混凝土的相关理论大部分是来自于水工结构,由于建筑工程领域有其自身特殊性,针对高层以及超高层建筑的大体积混凝的开裂问题,尚未形成一套完整的切实可行的施工措施。同时,相应的大体积混凝土施工规范中的理论和条款并不是很完善,故对高层以及超高建筑的大体积混凝土的研究依然有其十分重要的意义。混凝土在凝结硬化的过程中,水泥的水化反应会产生大量的水化热。而导热系数较低的混凝土会在其内部积聚大量的热量,这将导致混凝土结构产生一定程度的内外温差。当混凝土结构内外温差过大时易使得混凝土因受拉而产生温度裂缝。这些裂缝会降低建筑基础的承载力,影响该结构的耐久性,给建筑结构的带来一定的安全隐患,故必须对大体积混凝土结构进行温度控制方面的研究。本文结合贵州省双子塔基础工程的施工,对大体积混凝土底板的温度控制技术进行了系统的研究,研究的内容主要有以下几个方面:(1)本文从微观力学角度阐述了大体积混凝土结构温度裂缝形成机理,并分析了施工过程中常见因素对大体积混凝土温度裂缝产生的影响。(2)通过查阅大量文献资料经过整理后得到混凝土的热传导方程和混凝土温度场理论常用计算方法,计算了本工程中大体积混凝土基础底板的内部温峰值和混凝土温度应力,为本工程具体施工提供了理论上的保证。(3)结合具体工程设计了一套完整的大体积混凝土温度裂缝控制措施。通过混凝土的配合比设计,浇筑方法,温度监测,养护措施以及前期的现场试验等方式有效的防止大体积混凝土基础底板温度裂缝的产生,取得预期的效果。(4)通过有限元软件MIDAS/GEN对本工程中混凝土的浇筑过程进行了仿真分析,并在此过程中充分考虑施工过程中各种因素对大体积混凝土内外温差的影响,为本工程现场施工提供可靠的保证。从本工程的具体实践中得到:大体积混凝土温度裂缝的防治工作虽有其复杂性和不确定性,但是通过优化混凝土的配合比,采取合理的施工组织,编制全面的施工方案等措施都是可以有效的防止大体积混凝土温度裂缝的产生,从而保证本工程建设的质量。
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