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掺MgO混凝土自生体积变形对温度应力的敏感性分析

作　者: 鞠静春
导　师: 李守义
学　校: 西安理工大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 碾压混凝土坝 MgO混凝土温度应力自生体积变形敏感性分析
分类号: TV431
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

碾压混凝土坝是近20年来发展起来的一种新坝型。许多已建工程不同程度存在裂缝,严寒地区碾压混凝土坝裂缝尤为严重。裂缝降低了混凝土坝的完整性、抗渗性和耐久性,降低了大坝的安全度。研究表明,碾压混凝土坝温度应力是导致坝体裂缝的主要荷载作用,其他荷载作用所引起的应力与温度应力相比相对较小,温度应力起着控制作用,因此,施工期温度应力与温度控制的研究对预防裂缝、保证工程的安全具有重要意义。由于严寒地区冬季气候寒冷、年气温变化幅度大,碾压混凝土坝采取通仓浇筑、不分纵缝以及越冬长间歇式的施工方法,使其具有独特的温度应力时空分布规律,更增加了碾压混凝土坝温控与防裂难度。使严寒地区碾压混凝土重力坝温度应力与温控防裂成为关键技术问题之一。工程实践证明,利用MgO混凝土筑坝技术,辅以其他适当措施,可以部分或全部取代传统的混凝土坝的温控措施(如取消水管冷却、加冰拌和等),有效解决大坝混凝土的温控防裂问题,并且可以实现长块、厚层、通仓、全天候连续浇筑混凝土,从而加快施工进度,节省工程投资。本文主要内容如下:(1)综述了大体积混凝土氧化镁筑坝技术的由来、国内外研究现状、MgO膨胀特点和机理以及氧化镁筑坝技术存在的主要问题;(2)研究分析了MgO混凝土的自生体积变形规律,并重点对MgO混凝土的自生体积变形的双曲线模型,尤其对模型中参数变量的推求及模型的建立过程作了详细分析;(3)对MgO混凝土的自生体积变形及徐变变形的计算原理进行了探讨,在此基础上,编制了程序对碾压混凝土坝温度场、徐变应力场进行了全过程的仿真分析,并验证了程序的正确性,并分析了碾压混凝土坝体温度场和应力场实时仿真的原理以及前后处理方法;(4)不同区域MgO的膨胀量对结构整体的影响和对延迟膨胀的时间加以控制是外掺MgO微膨胀混凝土技术的两个关键问题。本文深入研究外掺MgO混凝土浇筑块温度应力的时空效应,比较不同部位、不同浇筑层MgO掺率、不同混凝土入仓温度对温度应力的敏感性影响。根据研究结果,提出了掺MgO混凝土结构设计的的一般原则。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 混凝土坝温控技术应用现状  8
  1.2 掺MgO混凝土新技术的起源和研究现状  8-10
  1.3 掺MgO混凝土混凝土自生体积变形的机理和特点  10-11
  1.4 微膨胀混凝土筑坝技术在水工结构中的应用  11-13
  1.5 微膨胀混凝土筑坝技术存在的主要问题  13-14
  1.6 本文研究内容  14-16
2 混凝土温度场和温度徐变应力场三维有限元计算原理  16-32
  2.1 热传导基本理论  16-18
  2.2 三维有限元基本理论  18-21
  2.3 稳定温度场三维有限元计算公式  21-22
  2.4 非稳定温度场有限元计算公式  22-25
  2.5 温度应力有限元计算公式  25-26
  2.6 混凝土徐变应力分析  26-32
3 自生体积变形的计算模型  32-44
  3.1 自生体积变形的计算模型  32-38
  3.2 自生体积变形数学模型的建立  38-44
4 程序设计及其验证  44-52
  4.1 程序总体结构  44
  4.2 程序各部分功能设计  44-48
  4.3 程序修改部分说明及其验证  48-52
5 掺MgO混凝土温度应力敏感性分析  52-73
  5.1 基本资料  52-57
  5.2 计算工况  57-59
  5.3 计算假定及边界条件选取  59
  5.4 掺MgO混凝土温度应力敏感性分析  59-73
6 结论与展望  73-75
  6.1 结论  73
  6.2 展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-80
附录  80

掺MgO混凝土自生体积变形对温度应力的敏感性分析

内容摘要

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