《大体积混凝土温度应力实用计算方法及控裂工程实例》分为上下两篇。上篇阐述了大体积混凝土的基本知识及混凝土的物理学性能,介绍了大体积混凝土温度应力手工估算及Midas有限元仿真计算的实用方法。下篇通过典型的大体积混凝土裂缝控制工程案例,为读者提供参考。《大体积混凝土温度应力实用计算方法及控裂工程实例》可供从事土建工程设计、施工的技术人员参考,也可供高校相关专业本科生及研究生学习。
目前,我国正处于基础设施建设的高峰期,大部分建筑结构以钢筋混凝土结构为主,其中不乏大体积混凝土结构,比如船坞、船闸、大型桥梁的墩台以及一些大型建筑物的基础等。大体积混凝土结构具有不同于一般混凝土结构的典型特征,即必须考虑由于胶凝材料水化放热引起的结构变形和温度应力,需要采取相应的技术措施来解决水化热引起的温度应力问题,从而达到尽可能减少混凝土开裂的目的。据统计,为防止裂缝的温控措施费大约为工程造价的3%左右,而处理裂缝的费用却高达5%~10%,甚至更多,还可能拖延工期。如某工程施工仅用了一年,治理裂缝、堵漏竟用了两年,费用超过了原始造价。
随着建设规模的扩大和工程进度的加快,大体积混凝土裂缝问题日益严重。目前国内处理这类裂缝问题的专家较少,远远不能满足实际工程的需要,而一个没有经验的新手,需要在长期实际工程中积累经验、不断实践,才能达到专家的水平。
为了使广大技术人员快速掌握大体积混凝土温度应力计算实用方法及裂缝控制技术措施,特撰写本书。本书上篇首先深入浅出地阐述了大体积混凝土的基本知识及混凝土的物理学性能,然后略去复杂的温度场及应力场求解公式推导过程,介绍了大体积混凝土手工估算及Midas有限元仿真计算的实用方法;下篇介绍了经作者咨询、处理过的一些典型工程案例,为读者提供参考。
在编写过程中,编者对提供工程资料的单位表示感谢。本书获中交第一航务工程局有限公司科技研发项目资金资助。另外,在本书的编写过程中,力求内容实用、完善、无误,但由于时间紧迫,难免有不足之处,希望相关专家和读者批评指正。
王新刚,1973年生,河北玉田人,满族。1996年毕业于河北科技大学,获工学学士学位,2008年毕业于兰州交通大学,获工学硕士学位。现任天津港湾工程研究院结构工程研究所副总工程师,高级工程师、硕士生导师,中国土木工程学会预应力混凝土分会混凝土质量专业委员会学术委员,中国建筑学会建筑材料分会大体积混凝土应用技术专业委员会学术委员,《中国港湾建设》、《Urban Transportation&Construction》等杂志审稿专家。20余年来一直致力于大体积混凝土温度应力计算及裂缝控制方面的研究,坚持理论联系实际为工程建设服务。先后参与山海关西区造船坞工程、重庆草街船闸工程、天津海滨大道北段二期永定新河特大桥工程、南澳大桥工程、福建龙源海上风电工程、大连星海湾大桥工程、港珠澳大桥等工程建设。针对工程实际特点,进行了温度应力验算,提出了相应的防裂技术措施,提高工程质量、节约投资。先后获得三项国家实用新型专利,并在国内外期刊发表数十篇学术文章。
上篇 大体积混凝土温度应力实用计算方法
第1章 绪论
1.1 基本概念
1.2 大体积混凝土的温度应力
1.3 大体积混凝土的裂缝
1.4 混凝土裂缝的模箍现象
本章参考文献
第2章 混凝土的基本物理学性能
2.1 混凝土的基本热学性能
2.2 混凝土的基本力学性能
2.3 混凝土各龄期的收缩
2.4 混凝土的极限拉伸
2.5 混凝土的徐变和应力松弛
本章参考文献
第3章 大体积混凝土温度应力手工计算
3.1 温度应力计算的基本假定
3.2 边界条件的近似处理
3.3 大体积混凝土表面保温层的计算
3.4 大体积混凝土浇筑温度的计算
3.5 大体积混凝土水化热温度的计算
3.6 大体积混凝土的水管冷却计算
3.7 大体积混凝土温度应力计算
3.8 大体积混凝土允许整体浇筑最大长度的计算
3.9 大体积混凝土开裂的评价标准
本章参考文献
第4章 应用Midas Civil计算大体积混凝土温度应力
4.1 应用Midas Civil进行温度应力分析的主要步骤
4.2 应用Midas Civil进行温度应力分析
本章参考文献
第5章 应用Midas FEA计算大体积混凝土温度应力
5.1 应用Midas FEA进行温度应力分析的主要步骤
5.2 应用Midas FEA进行温度应力分析
本章参考文献
下篇 大体积混凝土控裂工程实例
第6章 大体积混凝土裂缝控制的常用技术措施
6.1 混凝土配合比的优化
6.2 选择合理的施工措施
6.3 改善边界约束和构造设计
6.4 提高混凝土的极限拉伸
6.5 加强混凝土的保温、保湿养护
6.6 加强混凝土温度实时监测
6.7 本章小结
本章参考文献
第7章 隧道底板控裂工程实例
7.1 工程概况及气象条件
7.2 隧道底板混凝土温度的计算
7.3 隧道底板混凝土温度应力的计算
7.4 隧道底板混凝土的开裂评价
7.5 本章小结
第8章 预制桥墩裂缝控制工程实例
8.1 工程概况及气象条件
8.2 裂缝出现情况
8.3 预制桥墩温度应力有限元仿真计算
8.4 预制桥墩温度及应变的原位测试分析
8.5 预制桥墩裂缝产生原因分析
8.6 预制桥墩裂缝控制技术措施
8.7 本章小结
第9章 清水混凝土墙体控裂工程实例
9.1 工程概况
9.2 温度应力仿真计算
9.3 裂缝产生的原因分析
9.4 侧墙的裂缝控制技术措施
……
附录 相关计算单位换算表