水工薄壁混凝土结构湿度及干缩应力非线性有限元分析

在简要论述水工薄壁混凝土结构干缩开裂原因及机理的基础上,对混凝土湿度场仿真计算时参数的选取进行了必要的讨论。结合姜唐湖退水闸这一工程,对其湿度、干缩变形及干缩应力场进行了非线性有限元分析。研究结果表明,干缩应力对水工薄壁混凝土结构裂缝产生和发展起重要作用,是薄壁结构混凝土及大体积混凝土产生表面或者贯穿性裂缝的必须重点预防的因素之一。

堆石坝混凝土面板干缩应力的研究

本文研究堆石坝混凝土面板湿度场和干缩应力的理论解 ,并通过一些算例研究混凝土面板的湿度场和干缩应力的发展规律 ,提出预防面板产生干缩裂缝的措施。

基于差分模型的自由板干缩应力计算方法

自由板由于其自身外表面积大,在浇筑过程中极易由于湿度损失而形成干缩应力,影响结构安全。同时,由于其表面积大,混凝土涉及范围广,加之湿度场非线性扩散理论,常规干缩应力计算方法存在计算量大、操作复杂等缺点,不适合工程使用。因此,需要更为简便的干缩应力计算方法。文中针对湿度场理论进行改进,提出用差分代替微分的方法,大大缩减湿度场和干缩应力计算量,而计算精度并未显著降低,为实际工程提供了快速而高效的干缩应力计算方法。同时,结合干缩应力形成机理,给出了干缩应力防护措施,为实际工程中自由板养护提供了理论参照。

变湿度环境下的混凝土结构桥梁长期干缩行为

为了分析长期使用中混凝土桥梁的结构表层干缩裂纹形成原因,以湿度扩散理论为基础,采用湿度变形耦合分析方法,研究了变湿度环境下的混凝土桥梁长期收缩变形、结构干缩自应力的分布规律及时变特征;通过经典试验对比分析,验证了所提出方法的可靠性;并通过模型尺寸效应的敏感性分析,进一步总结了混凝土结构的干缩自应力沿深度方向分布规律及随环境湿度变化而周期性变化规律。研究结果表明:混凝土收缩变形受到外界湿度的影响显著,特别是龄期100d后,混凝土试件的变形规律与环境湿度变化规律基本一致,随着环境湿度的升高,试件发生膨胀变形,而当环境湿度降低时,试件又发生收缩变形;环境湿度的周期变化对实桥结构整体变形及受力状态影响较小,约占收缩变形总量的12%,箱梁局部干缩应力随环境湿度的周期变化而变化,特别是干燥环境下混凝土内部压应力增大至-2.7MPa,同期混凝土外表面竖向压应力失去作用,并产生1.0 MPa拉应力,增大了腹板开裂风险;分析结果与实际桥梁腹板斜裂缝多为浅表裂纹现象相吻合;箱梁内部湿度变化幅度相对较低,箱梁腹板内缘混凝土自应力变化幅度小于外侧,这也揭示了实际桥梁箱梁腹板外表面裂缝数量明显多于内表面的形成机理。