基于早齡期混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)的隧道襯砌溫度—應(yīng)力場(chǎng)研究

發(fā)布時(shí)間：2020-11-10 02:06

　　明挖隧道襯砌混凝土澆筑完成后,混凝土自身水化反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致溫度應(yīng)力產(chǎn)生,為了加快施工進(jìn)度,往往會(huì)對(duì)襯砌提前拆模,襯砌變形會(huì)受到溫度應(yīng)力、自重以及約束共同作用,從而極易使其內(nèi)部拉應(yīng)力超過當(dāng)前齡期下的抗拉強(qiáng)度而形成裂縫。因此有必要對(duì)隧道襯砌在早齡期下的溫度—應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律進(jìn)行研究,探尋襯砌拆模的最佳時(shí)間,在達(dá)到快速施工目的的同時(shí)避免因拆模過早而形成裂縫。針對(duì)上述問題,本文所做工作及研究成果如下:(1)設(shè)計(jì)了不同配比混凝土,著重研究粉煤灰含量、水膠比、骨料體積含量變化對(duì)早齡期混凝土基本力學(xué)性能的影響,得到了不同配比混凝土下立方體抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、彈性模量隨齡期變化規(guī)律,通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合修正,得到不同配比混凝土下各力學(xué)性能與齡期的擬合公式。為后文有限元模型力學(xué)參數(shù)確定提供了依據(jù)。(2)結(jié)合襯砌出現(xiàn)的裂縫位置將力學(xué)傳感器進(jìn)行針對(duì)性布點(diǎn),對(duì)混凝土壓力、應(yīng)變、鋼筋軸力的變化進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),得到了襯砌應(yīng)力應(yīng)變隨時(shí)間與空間的變化規(guī)律。(3)運(yùn)用ABAQUS二次開發(fā)模擬混凝土水化放熱過程,主要基于FORTRAN語(yǔ)言開發(fā)了 UMATHT用戶子程序模擬混凝土內(nèi)部水化放熱,FILM用戶子程序模擬與周圍環(huán)境的熱交換及環(huán)境溫度動(dòng)態(tài)變化,并通過算例驗(yàn)證了用戶子程序的正確性。(4)采用順序熱應(yīng)力分析方法對(duì)隧道襯砌早齡期溫度—應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析,得到了實(shí)際工程隧道襯砌溫度—應(yīng)力場(chǎng)隨時(shí)間和空間的分布規(guī)律及襯砌拆模最佳時(shí)間,探究了溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的聯(lián)系,并將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比來進(jìn)一步驗(yàn)證模型的合理性。(5)從混凝土材料入手對(duì)襯砌溫度—應(yīng)力場(chǎng)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,基于試驗(yàn)結(jié)果,得到了粉煤灰含量、水膠比、骨料體積含量的變化對(duì)溫度—應(yīng)力場(chǎng)影響規(guī)律,明確不同配比下的混凝土襯砌最佳拆模時(shí)間,SK-0到SK-6分別為54h,52h,58h,56h,66h,0,58h,其中SK-5組在本文研究時(shí)間范圍內(nèi)并沒有合適的拆模時(shí)間,按照0計(jì)。得到了基于溫度裂縫層面考慮的試驗(yàn)研究范圍內(nèi)的最佳混凝土配合比為水泥:粉煤灰:水:砂:碎石=1:0.18:0.41:1.69:2.88。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U454
【部分圖文】：

開發(fā)流程,用戶子程序

?北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文???（６）添加模型之間的相互作用及約束（ＩＮＴＥＲＳＥＣＴＩＯＮ）??（７）進(jìn)行合理的網(wǎng)格劃分并賦予相應(yīng)的網(wǎng)格屬性（ＭＥＳＨ）??（８）創(chuàng)建作業(yè)進(jìn)行分析計(jì)算（ＪＯＢ）??（９）對(duì)結(jié)果進(jìn)行后處理（ＶＩＳＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ）??本文利用ＡＢＡＱＵＳ的二次開發(fā)功能來進(jìn)行隧道襯砌的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的分??析，按實(shí)體尺寸進(jìn)行建模，并通過試驗(yàn)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)得到材料的參數(shù)進(jìn)行賦值。??運(yùn)用ＦＯＲＴＲＡＮ語(yǔ)言通過對(duì)用戶子程序ＵＭＡＴＨＴ的編寫來實(shí)現(xiàn)混凝土的內(nèi)部生??熱，通過對(duì)用戶子程序ＦＩＬＭ的編寫來實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境余弦函數(shù)式變化的過程，并??實(shí)現(xiàn)與空氣的熱交換。以ＵＭＡＴ用戶子程序?yàn)槔�，ＡＢＡＱＵＳ二次開發(fā)的流程如圖??２－２所示。??；￣?

路徑圖,路徑,關(guān)聯(lián)文件,文件

?北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文???安裝完成后，要對(duì)三個(gè)軟件進(jìn)行一定的關(guān)聯(lián)操作，要在ＡＢＡＱＵＳ６１４１．ｂａｔ文??件中添加相應(yīng)的路徑，使得ＡＢＡＱＵＳ能夠找到相應(yīng)關(guān)聯(lián)文件的位置，ｂａｔ文件修??改如圖２－３所示。在修改了?ｂａｔ文件后，通過運(yùn)行ＡＢＡＱＵＳ?ＶＥＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮ程序??來進(jìn)行檢查，如圖２－４所示，當(dāng)各項(xiàng)檢查程序均為ＰＡＳＳ時(shí)，則表明關(guān)聯(lián)成功，如??圖２－５所示。??

程序檢查,關(guān)聯(lián)文件,文件,檢查程序