超高層巨型柱大體積混凝土溫度應(yīng)力及裂縫狀況分析

1、超高層巨型柱大體積混凝土溫度應(yīng)力超高層巨型柱大體積混凝土溫度應(yīng)力及裂縫狀況分析狀況分析ResearchontheTemperatureStressCrackofmassconcreteinGiantColumnofSuperHighriseBuilding學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程研究生：蔡攀攀指導(dǎo)教師：楊建江教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院2014年12月中文中文摘要摘要大體積混凝土具有尺寸大、水化熱量高、導(dǎo)熱性差等一些特點，這會使其變形（主要為溫度

2、收縮變形）受到自身約束或外部約束而變得不協(xié)調(diào)，從而在混凝土內(nèi)部或表面產(chǎn)生較大的應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過同齡期下混凝土的開裂強度時混凝土便會開裂。新建結(jié)構(gòu)中大體積混凝土的裂縫誘因主要為收縮和溫度作用，收縮作用表現(xiàn)為干燥收縮應(yīng)力和自收縮應(yīng)力，溫度作用表現(xiàn)為混凝土水化熱、外界環(huán)境溫度影響下的溫度應(yīng)力和相同溫度增量下鋼混凝土線膨脹系數(shù)差異應(yīng)力。基于上面所述，本文以某超高層建筑的鋼管混凝土巨型柱為工程試驗背景，主要內(nèi)容如下：(1)基于已有的混凝土溫度損

3、傷理論，在分析大體積混凝土應(yīng)力問題時引入損傷變量這一狀態(tài)變量，以考慮材料損傷對混凝土力學(xué)性能的影響。(2)基于混凝土早期裂縫影響因素分析結(jié)果，對巨柱核心混凝土溫度和巨柱表面接觸處溫度、應(yīng)變進(jìn)行實體結(jié)構(gòu)和試塊測試?？紤]巨柱對稱特性，采取半對稱軸測點布置方法，對巨柱核心混凝土進(jìn)行溫度測試，得到了里表溫差、表外溫差等溫控數(shù)據(jù)；在同條件和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)兩種條件下，對巨柱混凝土線膨脹系數(shù)進(jìn)行測試，得出適合應(yīng)力分析的合理系數(shù)；由于水平鋼板的限制，只對巨柱

4、表面栓釘接觸處進(jìn)行溫度、應(yīng)變測試，得到接觸處溫度、應(yīng)變發(fā)展規(guī)律，為理論與試驗對比提供依據(jù)。(3)針對巨柱核心混凝土部分，通過試驗實測值計算有效溫度應(yīng)力與收縮應(yīng)力總和，判斷出靠近巨柱核心位置處混凝土有開裂現(xiàn)象，且在開裂誘因中溫度作用所占比例為75%左右，收縮作用所占比例只到25%左右，且從材料和施工兩個角度提出了一些可行的裂縫預(yù)防與控制措施。(4)針對巨柱表面接觸處部分，通過理論研究和試驗驗證，得出接觸處混凝土總應(yīng)力可以用有效溫度應(yīng)力、線