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超长混凝土结构温度裂缝分析与控制研究

作　者: 廖媛媛
导　师: 陈道政
学　校: 合肥工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 超长混凝土结构温度裂缝温度效应有限元分析膨胀加强带
分类号: TU755
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 95次
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内容摘要

近几年，我国经济飞速向前发展，建筑技术水平也不断提高，大型的公共建筑和工业建筑如雨后春笋般层出不穷。为了满足建筑的使用功能和结构的整体性，通常减少这些建筑温度伸缩缝的设置数量甚至不设温度伸缩缝，从而导致结构的实际长度远远超出我国现行规范中规定的伸缩缝限值，超长混凝土结构应运而生。对于超长混凝土结构，必须考虑温度效应的影响，它是引起温度裂缝的主要原因。所以研究超长混凝土结构的温度效应问题及其温度裂缝的控制措施具有非常重要的意义。本文利用有限元分析软件MIDAS/Gen分别对超长混凝土框架结构在不采取任何抗裂措施和设置膨胀加强带时的温度效应两种情况进行分析、对比，主要研究工作如下：(1)利用MIDAS/Gen建立了不采取任何抗裂措施时超长混凝土框架结构的有限元模型，并分析了该结构在最不利温度荷载作用下的温度效应，总结出它的变形特性和内力分布情况：在高度方向上，超长混凝土框架结构的温度变形遵循底层的变形最小，随着楼层的增加，变形逐渐增大，在顶层变形达到最大值的规律；温度内力遵循底层内力最大，随着楼层的增加，温度内力不断减小的规律。在水平方向上，超长混凝土框架结构的温度变形遵循中轴线处变形最小，随着与中轴线距离的增加，变形逐渐增大，在纵向外端部变形达到最大值的规律；板的温度应力遵循中轴线处应力最大，随着与中轴线距离的增加，应力逐渐减小的规律，但应注意平面不规则处，易产生应力集中。(2)利用MIDAS/Gen建立了设置膨胀加强带时超长混凝土框架结构的有限元模型，分析了在采用四种不同限制膨胀率的膨胀加强带时该结构的温度效应，并与不采取任何抗裂措施时结构的温度效应进行比较，结果表明：不论超长混凝土框架结构是否设置膨胀加强带，结构变形和内力分布规律基本相同；设置膨胀加强带以后，结构的温度效应均有所降低，且随着限制膨胀率的增大，温度效应的减小幅度增大。除此之外，膨胀加强带到结构变形不动点区域内对板的温度应力影响比较大，而结构端部到膨胀加强带区域内影响很小。因此在确定膨胀加强带的位置的时候，应选择板温度应力最大的地方，则膨胀加强带对温度应力的抵消作用最明显，能最大程度地预防超长混凝土结构的开裂。对实际工程设计具有一定的参考和指导意义。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-14
第一章绪论  14-25
  1.1 课题提出的背景  14-15
  1.2 超长混凝土结构温度裂缝的特性及产生原因  15-20
    1.2.1 超长混凝土结构温度裂缝及其危害性  15-17
    1.2.2 超长混凝土结构温度裂缝的特性  17-18
    1.2.3 超长混凝土结构温度裂缝的产生原因  18-20
  1.3 超长混凝土结构温度效应研究现状  20-24
    1.3.1 超长混凝土结构温度场研究现状  20-23
    1.3.2 超长混凝土结构温度应力研究现状  23-24
  1.4 本文的主要研究内容  24-25
第二章超长混凝土结构温度效应理论  25-43
  2.1 温度作用分析  25-27
    2.1.1 结构超长对混凝土结构的影响  25
    2.1.2 温度对超长混凝土结构的作用  25-27
  2.2 温度场理论  27-35
    2.2.1 温度荷载的分类及计算  27-31
    2.2.2 温度荷载的组合  31-32
    2.2.3 热传导方程  32-34
    2.2.4 初始条件与边界条件  34-35
  2.3 温度应力理论  35-42
    2.3.1 温度应力的产生机理  35-36
    2.3.2 与温度应力有关的混凝土物理力学性能  36-37
    2.3.3 温度应力的基本概念  37-39
    2.3.4 温度应力与温度变形的关系  39-40
    2.3.5 热弹理论的应力函数法  40-42
  2.4 本章小结  42-43
第三章超长混凝土结构温度效应有限元分析  43-67
  3.1 有限元分析软件 MIDAS/Gen 介绍  43
  3.2 有限元分析步骤  43-44
  3.3 工程实例温度效应分析  44-65
    3.3.1 工程概况  44-46
    3.3.2 结构温度最不利工况  46-48
      3.3.2.1 混凝土收缩当量温差的计算  47
      3.3.2.2 季节温差的计算  47-48
      3.3.2.3 综合温差的计算  48
    3.3.3 计算结果分析  48-65
      3.3.3.1 柱温度效应分析  49-55
      3.3.3.2 梁温度效应分析  55-59
      3.3.3.3 板温度效应分析  59-65
  3.4 本章小结  65-67
第四章设置膨胀加强带对超长混凝土结构温度效应的影响  67-83
  4.1 膨胀加强带简介  67-68
  4.2 膨胀加强带的理论基础  68-74
    4.2.1 膨胀加强带的作用原理  68-70
    4.2.2 膨胀加强带的设置间距  70-72
    4.2.3 限制膨胀率的计算  72-73
    4.2.4 限制膨胀率对结构温度效应的影响  73-74
  4.3 工程实例温度效应分析  74-82
    4.3.1 工程概况  74-75
    4.3.2 等效温度工况  75
    4.3.3 计算结果分析  75-82
      4.3.3.1 柱温度效应分析  75-77
      4.3.3.2 梁温度效应分析  77-78
      4.3.3.3 板温度效应分析  78-82
  4.4 本章小结  82-83
第五章结论与展望  83-85
  5.1 结论  83
  5.2 展望  83-85
参考文献  85-89
攻读硕士学位期间发表的论文  89-90

超长混凝土结构温度裂缝分析与控制研究

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