超高层巨型柱大体积混凝土温度应力及裂缝状况分析

• 作 者: 蔡攀攀
• 机 构: 天津大学
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 大体积混凝土 温度损伤 温度应力 温度裂缝 裂缝控制

大体积混凝土具有尺寸大、水化热量高、导热性差等一些特点,这会使其变形(主要为温度收缩变形)受到自身约束或外部约束而变得不协调,从而在混凝土内部或表面产生较大的应力,当此应力超过同龄期下混凝土的开裂强度时混凝土便会开裂。新建结构中大体积混凝土的裂缝诱因主要为收缩和温度作用,收缩作用表现为干燥收缩应力和自收缩应力,温度作用表现为混凝土水化热、外界环境温度影响下的温度应力和相同温度增量下钢-混凝土线膨胀系数差异应力。基于上面所述,本文以某超高层建筑的钢管混凝土巨型柱为工程试验背景,主要内容如下:(1)基于已有的混凝土温度损伤理论,在分析大体积混凝土应力问题时引入损伤变量这一状态变量,以考虑材料损伤对混凝土力学性能的影响。(2)基于混凝土早期裂缝影响因素分析结果,对巨柱核心混凝土温度和巨柱表面接触处温度、应变进行实体结构和试块测试。考虑巨柱对称特性,采取半对称轴测点布置方法,对巨柱核心混凝土进行温度测试,得到了里表温差、表外温差等温控数据;在同条件和标准养护两种条件下,对巨柱混凝土线膨胀系数进行测试,得出适合应力分析的合理系数;由于水平钢板的限制,只对巨柱表面栓钉接触处进行温度、应变测试,得到接触处温度、应变发展规律,为理论与试验对比提供依据。(3)针对巨柱核心混凝土部分,通过试验实测值计算有效温度应力与收缩应力总和,判断出靠近巨柱核心位置处混凝土有开裂现象,且在开裂诱因中温度作用所占比例为75%左右,收缩作用所占比例只到25%左右,且从材料和施工两个角度提出了一些可行的裂缝预防与控制措施。(4)针对巨柱表面接触处部分,通过理论研究和试验验证,得出接触处混凝土总应力可以用有效温度应力、线差应力和收缩应力三部分来表示,且线差应力在总应力中所占比例为65%~85%左右,其次是有效温度应力、收缩应力。