基于混凝土干缩试验及数值模拟的现浇楼板裂缝控制研究

发布时间：2017-09-27 11:11

  本文关键词：基于混凝土干缩试验及数值模拟的现浇楼板裂缝控制研究

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【摘要】：钢筋混凝土现浇楼板裂缝问题一直为建设单位、施工单位以及广大业主所关注和困扰,对建筑行业的整体形象有直接的影响,因此对钢筋混凝土结构楼板裂缝的形成原因及防治措施进行研究具有一定的社会意义和经济价值。混凝土干缩是混凝土形成非荷载裂缝一个重要因素,本文基于试验研究和数值模拟探索混凝土干缩规律,并从设计、施工及材料方面对楼板裂缝防治给出措施,为工程实践提供参考。本文的主要研究内容包括:(1)设计制作了70组混凝土干燥收缩试件,在特制的干燥收缩试验室进行养护,测试0~120d的收缩应变及抗压强度值。(2)根据试验结果探索混凝土收缩规律,得到了大掺量粉煤灰和不同水胶比、不同粉煤灰及外加剂掺量对混凝土干缩及抗压强度的影响。在试验的基础上优化了混凝土配合比,在保证力学性能的同时,减小混凝土的干燥收缩值。(3)对比分析国内外几种典型的干缩预测模型的基础上,给出了适合此次掺入粉煤灰混凝土的干缩预测试验模型,并验证其精确性及均衡性。(4)通过采用ANSYS热分析模块中求解温度场的方法求解湿度场,并对湿度场与应变场进行耦合分析,模拟混凝土干燥收缩,通过对比计算值与试验值,验证了该数值模拟方法的可行性。(5)利用上述数值模拟的方法对现浇混凝土楼板的干缩过程进行数值模拟,得出混凝土强度等级、楼板板厚、环境湿度、约束及配筋对其主应力分布的影响。并基于此给出了减小因混凝土干缩引起板角斜裂缝的控制措施。
【关键词】：混凝土干燥收缩 非荷载裂缝 现浇混凝土楼板 湿度场 防治措施
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU755.7
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 混凝土干燥收缩13-15
• 1.2.1 干缩机理描述13-14
• 1.2.2 收缩拉力推导14-15
• 1.3 影响混凝土干燥收缩的主要因素15-16
• 1.4 混凝土结构收缩研究现状16-19
• 1.4.1 国外研究进展16-18
• 1.4.2 国内研究进展18-19
• 1.5 本文研究内容19-22
• 2 混凝土干燥收缩及裂缝防治理论22-34
• 2.1 混凝土收缩与开裂的关系22-24
• 2.1.1 混凝土裂缝产生的主要原因22
• 2.1.2 混凝土收缩开裂理论22-23
• 2.1.3 混凝土应力状态和强度理论23-24
• 2.2 混凝土结构中常见的收缩裂缝24-27
• 2.3 钢筋混凝土楼板裂缝的主要特征27-28
• 2.4 钢筋混凝土楼板裂缝的成因28-29
• 2.4.1 设计方面28
• 2.4.2 施工方面28-29
• 2.4.3 材料方面29
• 2.5 钢筋混凝土楼板裂缝防治措施29-34
• 2.5.1 设计要求29-30
• 2.5.2 施工要求30-31
• 2.5.3 材料要求31-34
• 3 混凝土干燥收缩变形试验研究34-50
• 3.1 研究目的及意义34
• 3.2 试验原材料34-35
• 3.3 试验方案35-38
• 3.3.1 试验一35-37
• 3.3.2 试验二37-38
• 3.4 试验方法38-39
• 3.5 混凝土干燥收缩试验研究结果分析39-47
• 3.5.1 大掺量粉煤灰对混凝土收缩影响39-40
• 3.5.2 大掺量粉煤灰对混凝土抗压强度影响40-41
• 3.5.3 水胶比对混凝土干燥收缩影响41-43
• 3.5.4 不同水胶比下粉煤灰掺量对干缩影响43-44
• 3.5.5 减水剂对混凝土干缩影响44-45
• 3.5.6 混凝土组分对混凝土抗压强度影响45-47
• 3.6 本章小结47-50
• 4 混凝土干燥收缩预测模型50-62
• 4.1 国内外干缩预测模型50-53
• 4.1.1 ACI209模型50-51
• 4.1.2 CEB.FIP系列模型51
• 4.1.3 B-P系列模型51-52
• 4.1.4 GL2000系列模型52-53
• 4.1.5 建研（86）模型53
• 4.1.6 王铁梦模型53
• 4.2 干燥收缩预测模型比较分析53-56
• 4.2.1 干燥收缩预测模型基本表达式对比53-54
• 4.2.2 干缩预测模型考虑因素对比54-56
• 4.3 干燥收缩预测模型计算值与试验值对比56-57
• 4.4 考虑粉煤灰的干燥收缩预测模型57-61
• 4.4.1 时间进程函数修正58-59
• 4.4.2 收缩终值与其方程的修正59
• 4.4.3 建议模型及其检验59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 混凝土干燥收缩数值模拟62-82
• 5.1 混凝土湿度场62
• 5.2 混凝土内部湿度场控制方程62-64
• 5.3 初始条件与边界条件64-65
• 5.3.1 初始条件64-65
• 5.3.2 边界条件65
• 5.4 湿度场模拟的重要参数65-67
• 5.4.1 湿度扩散系数65-67
• 5.4.2 表面水分交换系数67
• 5.5 混凝土湿度场的数值求解67-70
• 5.6 混凝土湿度场的有限元数值模拟70-71
• 5.7 湿度场单元选择与网格划分71-72
• 5.8 湿度场有限元模拟72-77
• 5.9 干燥收缩的有限元数值模拟77
• 5.10 湿度场和应变场的耦合分析77
• 5.11 收缩应变与湿度的关系77-78
• 5.12 数值模拟结果与验证78-81
• 5.13 本章小结81-82
• 6 钢筋混凝土楼板干缩数值模拟及裂缝防治82-94
• 6.1 钢筋混凝土楼板干燥收缩数值模拟82-89
• 6.1.1 有限元模型的建立82-83
• 6.1.2 混凝土强度等级对楼板应力状态的影响83-85
• 6.1.3 楼板厚度对楼板应力状态的影响85-86
• 6.1.4 环境湿度对楼板应力状态的影响86-87
• 6.1.5 约束刚度对楼板应力状态的影响87-89
• 6.1.6 配筋对楼板应力状态的影响89
• 6.2 板角斜裂缝成因分析89-91
• 6.3 板角斜裂缝防治措施91-93
• 6.3.1 板角布置双向增强钢筋91-92
• 6.3.2 设置后浇带92-93
• 6.3.3 其他方面减小收缩93
• 6.4 本章小结93-94
• 7 结论与展望94-96
• 7.1 本文主要结论94
• 7.2 研究工作展望94-96
• 致谢96-98
• 参考文献98-101

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本文编号：929338