大体积混凝土施工温度梯度限值及远程监控技术研究

发布时间：2020-07-11 11:47

【摘要】：大体积混凝土结构被广泛运用于土木工程结构的主要受力部位。大体积混凝土温度失控导致的裂缝会影响结构的承载力和耐久性,裂缝出现后期修补不仅困难,同时也造成经济上较大的损失。在大体积混凝土施工中,水泥因水化反应释放的热量使混凝土内部温度升高,混凝土表面因受大气温度的影响而温度降低,使得混凝土内外温差、温度梯度过大,当其造成的温度应力超过了混凝土现时的抗拉能力,混凝土表面则会出现裂缝。混凝土裂缝过程并不是瞬间完成的,温度应力导致混凝土裂缝则是一个时段温度变化作用的结果。而如何通过控制大体积混凝土温度梯度来预防其裂缝的发生则是实际工程一大难点。目前,对大体积混凝土施工温度监测常用的方法,是在大体积混凝土浇筑现场将热传感器预埋在混凝土内部,监测人员对预埋的测点进行量测,记录所测数据,再进行内业数据分析,得出温度变化结论,据此指导混凝土的施工和养护。由于大体积混凝土结构部位多有不同,其监测点也较分散,温度量测工作量大而繁复,所以,温度监测值的现时性较差,人工读取数据误差较大,恶劣天气条件下监测艰难,测试人员监测频次有限且不能及时处理数据并反馈,加上监测人员素质的影响,导致测温不及时、不准确等较大问题时常出现。这种温度监测技术方法已不能满足现代大体积混凝土温控监测的需要。本文依据对某广场地下室桩基承台、底板及楼层钢梁等大体积混凝土施工阶段的温度全程监测,所发现混凝土是否开裂与一定位置的混凝土在现实龄期时所达到的温差、温度梯度的大小有关,温度梯度所对应的温度差应力超过混凝土现时的抗拉能力就会导致混凝土开裂。即大体积混凝土施工阶段,混凝土开裂时的温差、温度梯度与混凝土的龄期和内外的间距存在着相关性,提出了通过控制温度梯度而减小温度应力,防止有害裂缝发展的重要技术方法。通过采用ANSYS有限元软件分析不同尺寸大体积混凝土的温度及应力变化规律,模拟混凝土在施工过程中,温度梯度的变化影响裂缝的发展过程,据此与实际监测数据作比对,研究不同深度的混凝土在不同龄期时所能容许的最大温度梯度值,探讨大体积混凝土的施工工艺对其裂缝的影响机理,为控制其温度裂缝的开展奠定理论基础。针对现有监测技术的不足,结合实际工程环境的需求,将互联网、自动化多种技术集成,研发一种由远程监控技术和监测仪器组成的智能远程监控系统,以无线传输方式收集大体积混凝土内、外温度,并完成远程数据处理,使监测人员可通过手机、电脑等设备远程登录,若将该技术应用于实际工程中,可为大体积混凝土温控作业的顺利开展提供保障。
【学位授予单位】：佛山科学技术学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU755
【图文】：

收缩裂缝,大体积混凝土裂缝

2.1 引言大体积混凝土裂缝成因较为复杂，本章对影响大体积混凝土裂缝的主要因素进行论述，总结大气温度、热生成率及弹性模量的计算方法，通过对混凝土配合比设计及技术方法的合理控制，已提高混凝土浇筑质量，并在对现有监测技术方法研究的基础上，提出了对大体积混凝土施工温度自动监控的技术方法。2.2 大体积混凝土裂缝的成因大体积混凝土在施工阶段所形成的开裂，多数与荷载没有直接关系，而是因体积变化造成，其中有温度变形、收缩变形[37]。理清温度对大体积混凝土裂缝的影响因素，采取合理的对策来预防裂缝的产生与发展。在某建筑广场工程大体积混凝土施工实践中，就发现因材料和施工工艺方法不当而导致的塑性收缩等引起的裂缝，以及蜂窝、露筋、麻面、孔洞、夹渣等现象；其中，因未能作好温度监控所造成的后续裂缝发展问题较为明显，而在诸多致裂因素中因温度变化是导致的裂缝发展最主要的因素，且危害最大，如图 2-1 所示。

微元体

土的温度、应力场做出预测可有效控制其温度的机理，采用 Ansys 软件建立模型，通过施加温度场，在求解温度场的基础上，利用耦合场用有限元法对混凝土温度裂缝产生的机理分析展的监测研究，客观地揭示出大体积混凝土裂裂缝发展的依据，更为科学、实用、有效。的基本计算理论程量的基本形式，其由于结构内部微观粒子进行温方向传递[48]。对于大体积混凝土温度场的研均匀的、各项同性的固体中任意取出一个微元间内从微元体正向流入的热量， qdydzx dx等于量，其流入的净热量xQ 等于 q q dydzx x dx 。

热分析,基本过程

指自生体积变形引起的单元节点荷载增量ne P 指干缩引起的单元结点荷载增量sne P结点力及结点荷载通过编码法进行集合，可得整体平衡方程如下： SnnTnCnLnnK P P P P P0 （3.48）式中 K 指整体刚度矩阵，元素为 eersijKk。根据公式（3.48）得出各结点所对应的位移增量 n ，根据式（3.36）可得各单元的应力增量 n ，通过累加可得各单元应力如式（3.49）。 nnn 12（3.49）3.4 Ansys 热分析过程3.4.1 热分析基本过程Ansys 热分析可按三个步骤进行，一是创建有限元模型并划分网格（称作前处理），二是施加热荷载，三是后处理过程；具体步骤如图 3-2 所示。建立有限元模型主要有 apdl 命令流、导入 cad 几何模型、Ansys 建立模型三种方式[51-52]。

【相似文献】