超長混凝土框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力及其裂縫的數(shù)值分析.pdf

1、超長混凝土框架結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力問題一直是研究的熱點(diǎn)。在過去由于計(jì)算工具的限制，對溫度應(yīng)力問題大都采用簡化計(jì)算方法或彈性有限元法進(jìn)行計(jì)算。這樣雖然能夠得到溫度應(yīng)力的大致分布，但與實(shí)際情況相差較大。溫度應(yīng)力受到混凝土開裂、基礎(chǔ)變形、收縮徐變以及溫度場變化的影響，是一個復(fù)雜的非線性問題，而高溫度應(yīng)力導(dǎo)致的溫度裂縫將會影響結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性，因此開展對超長框架溫度應(yīng)力及溫度裂縫的非線性分析具有較重要的意義。本文利用大型通用有限元軟件ABAQU

2、S，采用相應(yīng)混凝土的本構(gòu)模型，對框架結(jié)構(gòu)在各種因素影響下的溫度應(yīng)力和溫度裂縫進(jìn)行了詳細(xì)的分析，主要工作體現(xiàn)在以下幾方面：
　　 1.采用混凝土彌散裂縫模型對一超長框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考慮混凝土開裂的溫度應(yīng)力分析，同時對框架結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)進(jìn)行了參數(shù)分析。計(jì)算了重力作用、基礎(chǔ)變形對溫度應(yīng)力的影響。結(jié)果表明混凝土的開裂會使得溫度內(nèi)力大幅降低，而溫度位移則有較小的上升。溫度內(nèi)力隨框架跨長、跨數(shù)以及梁、柱截面的增長會產(chǎn)生不同的變化。豎向荷載會增大

3、溫度內(nèi)力，而基礎(chǔ)變形卻使得溫度內(nèi)力減小。
　　 2.利用ABAQUS用戶子程序?qū)ΤL框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考慮收縮徐變的溫度應(yīng)力計(jì)算。結(jié)果表明，徐變的影響會使得框架邊柱的溫度彎矩和不動點(diǎn)處的溫度軸力有大幅下降，其余部位則變化不大。而當(dāng)同時考慮收縮徐變時，總的溫度內(nèi)力比僅考慮徐變的要大，但僅有小幅上升。
　　 3.根據(jù)熱傳導(dǎo)原理對超長框架結(jié)果在72小時內(nèi)的溫度場進(jìn)行了計(jì)算，并選取最不利溫度場進(jìn)行相應(yīng)的溫度應(yīng)力計(jì)算，以考慮溫度的非線

4、性分布對溫度應(yīng)力的影響。結(jié)果表明溫度的非線性分布會使得框架板的溫度應(yīng)力水平大幅上升，并引起更多裂縫，而溫度內(nèi)力也有一定的增大。
　　 4.對擴(kuò)展有限元基本原理進(jìn)行了介紹，并利用擴(kuò)展有限元法對一鋼筋混凝土受彎梁的裂縫擴(kuò)展進(jìn)行了模擬，通過與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展有限元能夠較好的模擬混凝土裂縫的擴(kuò)展。同時對框架結(jié)構(gòu)的溫度裂縫進(jìn)行參數(shù)分析，結(jié)果表明框架梁、柱截面的變化對溫度裂縫寬度影響較大，而框架跨數(shù)和跨長溫度裂縫裂縫寬度影響則相對較