《钢筋混凝土厚板墙热收缩应力与应变分析模型的原始研究文献》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢筋混凝土厚板墙热收缩应力与应变分析模型的原始研究文献（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、钢筋混凝土厚板墙热收缩应力与应变分析模型的原始研究文献摘要最近的研究实验表明热收缩裂缝在钢筋混凝土板墙上是一个普遍现象。在施工阶段这些裂缝多出现在墙体和低级的结合处。这个问题影响着桥台、挡土墙、罐壁、辐射防护盾，这些地方由于密封性的要求裂缝是被严格控制的。由于问题的复杂性以及大量有贡献作用的技术变革和材料等因素对早期体积的变化起到重大和决定性的作用，因此对早期热收缩效应的预测不是一件容易的事情。本文提出了一个完整的分析模型，用于确定在原有的地基上钢筋混凝土墙的早期硬化温度、热收缩和热应力变形。作为模型开发的基础，进行了 39 个墙体的数值分析。这些墙体的尺寸不同，采用的混凝土的水泥和骨料也是是
2、不同类型的。一种被欧洲规范 2 所提到的压力计算方法又称为测定方法。引言在大多数情况下，在板结构的墙结构开始与基础的铸造（第一阶段） ，浅或深，后 1 - 3 个月，然后由一个承重墙的承重系统的其余部分执行。在执行墙混凝土的时刻，基础混凝土已经冷却下来（水化热已经释放到环境中） ，并发生了部分收缩变形。在第一个 3 天 2壁温度升高（5080 小时） ，之后，温度开始缓慢下降后，平均 12 周壁及周围空气的温度（图 1A） 。同时，在墙上有水分含量的变化，结果从水中转移到环境；水的一部分，也必然在水泥水化过程（图1C） 。图 1 钢筋混凝土墙硬化过程中的时间发展：（a）硬化温度， （b）约束热
3、应力， （c ）硬化混凝土中的含水量， （d）约束收缩应力。在加热阶段的墙壁进行显着的自加热由于所谓的热冲击（第一 50 - 80 小时的混凝土硬化），这可能会导致在这些成员 中形成相当大的热应变。 墙 体与基础的位移受节点内横向钢筋约束，并与墙体和基础混凝土的 时间粘结力发展。 该债券在 发展的第一阶段（采暖期）压缩的壁的混凝土可以观察到由于热膨胀的墙混凝土（图 1B）。达到最高温度后，冷却阶段开始在其中发生的应力反演。在冷却 阶段，当 墙混凝土受热冷却收 缩时，压应力和拉应力迅速减小，由于先前浇筑基础约束出 现显著（图 1B）。在这个阶段，在两个混凝土之间的接合键发展相当。在这个区域中形成
4、的拉力会 导致墙的偏心拉伸和基 础的偏心受压。 图 1 描绘了所讨论的壁温度、含水量和热收缩应 力的时间发展过程。在 实际的温度和水分含量的 变化是不均匀的壁的横截面由于与环境的热湿交换。其 结果是，所 产生的 应力的值不同的壁中的不同的位置，由于不同的温度和水分含量的值，以及由于可 变程度的 约束在其长度的壁。然而，所描述的变化表现出的字符类似于图 1 所示，在大多数 领域的 墙壁。例如，在墙上的加热和冷却阶段的空间应力分布如图 2 所示。更 详细的讨论的性质和分布的 热收缩应力可以发现在工程 1 - 7 。图 Error! Main Document Only. （a ）钢筋混凝土墙体硬化
5、和裂纹形成过程中热收缩应力的时间发展。（b）钢筋混凝土墙体中典型的裂纹模式4。图 2 典型钢筋混凝土墙图：（a）混凝土硬化 2 天后温度分布， （b）混凝土硬化 14 天后水分含量分布， （c）加热阶段应力图， （d） 冷却阶段的应力图。所讨论的热收缩应力往往达到相当大的值，并可能导致开裂的结构，这是从耐久性的角度来看的高感兴趣。在一般情况下，可以说，裂纹形成时，在一个给定的位置在结构中的拉伸应力超过在此位置的混凝土的拉伸强度。在所讨论的结构关键是约束拉应力引起的线性外部约束形成的墙壁和以前铸造基金会之间的联合 5 - 7 。因此，一个潜在的裂纹可以在壁的冷却阶段形成（图 3A） 。对墙实现经
6、验表明，首先出现裂纹，不直接在墙与基础之间的连接但在一定高度以上的联合。同时这些裂缝最大宽度是上面的联合观测（图 3B） 。它可以解释的应力分布在墙上的高度-最高值的拉伸应力发生在接头（图 4） ，这已被证明在工程 4 - 7 。由于板层结构早期体积变化的大小和特点，决定了板料结构热收缩裂缝的风险是一项艰巨的任务。这也是一个典型的任务负载的源材料的结构是由。还必须记住，这些变化发生在材料的机械性能变化的时间。经验聚集在大体积混凝土结构实现的重要性，所以预测的大小和特征早期热在硬化混凝土新结构设计阶段发生的收缩能力的影响。因此，确定热收缩荷载作用的最终效应，这是一个结构的潜在开裂，需要计算的热收
7、缩应变，然后产生应力的分布和幅度。图 4 冷却阶段钢筋混凝土墙垂直中心部分的硬化温度，含水量变化以及自身诱发和约束应力分布。评估所讨论的影响分析或数值方法可以使用 7 。数值方法允许热湿度场和产生的应力，精确识别然而，它们的使用需要特定的软件 13 8。这就是为什么分析的模型是有用的用于这一目的，它借助热收缩应力的大小和开裂的风险以及常见问题回答设计师的初步评价：将热保湿效果有重要影响的结构，我设计并可能导致其开裂？一些作者的贡献，在板结构的墙壁上的应力分析建模领域。的热收缩应力的分布在墙的高度取决于它的长细比已由 schleeh 14 的研究，RSCH 和让沃思 15 。罗斯特 SY 和 H
8、enning 16 还提供方程允许在板墙上的力的确定，取决于对墙体与基础的相对刚度。分析模型的另一个建议，可以发现，在其他，ACI 207 委员会报告17,18，JSCE 标准 19 ，JCI 指南 20 ， 21 英国C660，欧洲规范 3 22 ，和其他作品 23,24 。然而，大多数的分析模型，专注于热约束收缩应力的测定，在有限的范围内或没有提及到的混凝土水泥水化放热过程温度的测定方法（如 EC2 标准没有提供这样的建议） 。本文提出了一种测定早期热水分的影响在钢筋混凝土墙投出反对先前执行的基础简单的解析方法。所提出的方法涵盖：混凝土和热应变的最大和平均硬化温度的测定、收缩应变的测定、热
9、收缩应力的测定。应该提到，有关的应力计算的分析方法，在下一章中，可以被认为是类似于上述方法 14 - 16 。壁截面及应力分布在墙的长度的垂直部分。所有的数值使用三维有限元模型进行计算基础墙固定支架下基础，即符合假设的墙模型在分析计算中。应用原始数值模型是在以前的作品6,7,25 描述。应力在分析中确定的也进行了比较与欧洲法规 2-3 方法 22 的结果。2、分析程序在钢筋混凝土墙对先前执行的基础潜在的开裂可能会发生在温度下降阶段附近的联合与基础。因为它已经被提到，在这种类型的墙壁约束拉伸应力有主导作用，这就是为什么所提出的程序涉及的约束应力在混凝土冷却阶段的决心，加热阶段不考虑。这是一个简化
10、的方法，因为前面描述的，两相的字符的应力诱导在墙上省略。然而，从建议的程序和完整的两相，三维数值分析的结果之间的良好的一致性已获得的应力平均热收缩应变，因此平均值的温度和收缩的壁，用于计算。对于具体的行为的粘弹性材料模型的假设，无论是在分析过程和数值模型。在简化的分析计算中，假定适当的计算时间是有问题的：测定的最大硬化温度和释放水化热的相关量，这取决于一些技术和材料因素 26 ，以及成员的厚度 27 。经验和数值分析表明，在这里，它通常是一个期间的 2 至 5 天铸造后的壁，取决于壁的厚度和所使用的水泥的类型。确定冷却阶段的持续时间，这取决于其他-对壁的厚度，使用的类型的水泥和拆除模板的时间。
11、经验和数值分析表明，它通常是一个时期的 7 至 14 天铸造后的墙壁，但是，在相当厚的壁的情况下（例如，1.5 米）保持在模板的一个显着的时间，它可以是甚至 20 天及以上 26 。伴随热应变的收缩应变的测定。 混凝土龄期的确定，混凝土的弹性模量的测定，混凝土成熟过程中的值增加，这是确定应力的必要条件。类似的问题发生时，计算混凝土的拉伸强度，用于评估开裂风险。在该模型中，根据经验和广泛的数值分析，在第 3 条的文件，建议：计算释放的水化热和硬化温度假设时间 t = 7 天的最大温度发生的平均时间。这一次大于实际发生的最高温度发生时间（2 - 5 天） ，因为它考虑到混凝土在温度升高的条件下加速
12、成熟，而这种现象发生在大的结构中。通过引入适当的系数，考虑了构件厚度的影响。 在温度计算过程中只考虑了最高温度发生时间和分析壁及其基础之间的最终温差 DT 没有考虑冷却阶段结束的精确指示。收缩应变的计算建议的时间与相应的冷却壁可以假设现在是演员，根据墙的厚度和固化条件：约 7 天，较薄的壁低热水泥，约 1012 天薄、中厚墙，约 20 天的厚墙。不精确的时间计算收缩应变的假设并没有显着影响的应力计算，因为热应变的主要作用-在总约束菌株的收缩应变的份额估计是在 12 - 14%的水平 6 。 对于混凝土的弹性模量和抗拉强度的计算，建议假定时间 t = 7 天，作为平均寿命的混凝土在分析的生命阶段
13、的墙壁。等于 7 天的时间是用于从冷却阶段的平均值的弹性模量，也因为最显着的温度降低发生后的最高温度时的弹性模量是比较小的。 应指出，在后期的应力可能会增加由于发展收缩应变和季节性温度的可能影响。为评价后世弹性模量值越大应力应取2.1 壁厚温度分布的计算A 绝热条件下混凝土的硬化温度计算（与环境无热交换） =7其中 C水泥用量在 1 立方米的混凝土，公斤，CB比热混凝土，kJ（ kgK） ，Rb体积质量密度混凝土，kg/m3，Q7 硬化后 7 天的水泥水化热，千焦/ 千克它已经提到，建议在所提出的程序假定计算时间 t = 7 天的最高温度发生的平均时间。这个时间大于实际发生时的最高温度（通常是
14、 2 - 5 天） ，因为它考虑到混凝土的加速硬化的条件下的温度升高，发生在大量的混凝土构件。这种热量可以假定基于实验室测试（Q7）或可根据水泥的矿物组成计算（ Q1） 。表1 给出了 Q7 的热值后选择水泥硬化和 A7 系数基于水泥水化热的热量测定共 7天（在这种情况下，Q7 = a7_q1） 。在使用波特兰水泥 CEM I 连同矿物添加磨细矿渣和/或硅酸盐粉煤灰直接添加到混凝土 A7 系数可以采取根据内容的比例在粘合剂的各个组成部分。总水化热可以基于由 Schindler 和 Folliard 29 提出的模型计算。用不同的组合，认为矿渣含量为水合作用的总热方程的水泥、硅灰和粉煤灰： =+
15、461+1800+330量化对波特兰水泥成分的基础上：=5003+2602+8663+4204+6243+1186 +850波特兰水泥中组分重量比之研究:波特兰水泥重量比矿渣、粉煤灰比硅灰、灰煤灰重量比 在总粉煤灰中的含量硅粉重量比混凝土 CB 的比热可以从实验室测试或根据混凝土混合料的组成根据方程计算30:=1在 意味着在 1 立方米的混凝土构件质量百分比， 是混合的后续组件的 值（表 2） 。表 2 公式 4 的系数.Component fciWater 0.0418Cement 0.0056Sand 0.0074Basalt 0.0077Dolomite 0.0082Granite 0.0047Quartz 0.0072Riolite 0.0078提出假设的基础上进行了自己的实验室测试，对砂石骨料混凝土 =
