【摘要】：混凝土面板作為面板堆石壩的防滲結(jié)構(gòu),長(zhǎng)度較長(zhǎng),寬度較小,而厚度很小,是一塊長(zhǎng)條形薄板,受溫度影響劇烈。面板結(jié)構(gòu)的早期裂縫問題在國(guó)內(nèi)外的工程中都是普遍存在的,據(jù)統(tǒng)計(jì),混凝土面板結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的裂縫只有20%源于荷載,另外80%的裂縫是由于溫度、收縮引起的。因此,開展混凝土面板溫度裂縫的研究有十分重要的意義。目前,關(guān)于面板壩混凝土面板的溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力的研究,主要認(rèn)為混凝土絕熱溫升是時(shí)間的函數(shù),并未考慮溫度對(duì)面板水化反應(yīng)速率及其物理性能的影響。所以,在研究混凝土面板施工期因溫度作用而產(chǎn)生的裂縫問題時(shí),面板堆石壩的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的精確計(jì)算也有重要的意義。首先,本文基于熱傳導(dǎo)基本理論,考慮水化度、等效齡期的影響,開發(fā)了用于混凝土溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力的ABAQUS用戶子程序,并通過三個(gè)算例(混凝土絕熱溫升、混凝土溫度場(chǎng)、混凝土溫度應(yīng)力)對(duì)子程序進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果顯示,絕熱條件下,混凝土絕熱溫升數(shù)值解與理論值基本一致;自然放熱情況下,溫度場(chǎng)與溫度應(yīng)力數(shù)值解與理論值規(guī)律一致且誤差較小,證明子程序是合理可行的。其次,通過開發(fā)的溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力子程序,對(duì)某面板堆石壩的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了有限元模擬,研究了三種工況下(傳統(tǒng)方法模型即生熱過程僅僅是時(shí)間的函數(shù)模型、考慮水化度影響的生熱速率公式模型、引入等效齡期,考慮早期參數(shù)變化的模型)混凝土面板的溫度、應(yīng)力變化規(guī)律及面板澆筑后熱學(xué)參數(shù)的溫度-時(shí)間變化歷程。研究結(jié)果表明,考慮水化度及熱學(xué)參數(shù)影響后能較為真實(shí)的反映面板澆筑后的溫度變化,與傳統(tǒng)模型方案比較,由于澆筑早期面板的導(dǎo)熱系數(shù)比較大所以溫升較快,后由于水化度的影響,降溫過程比沒有考慮水化度影響的方案要快;面板熱學(xué)參數(shù)變化結(jié)果可以看出,面板各個(gè)結(jié)點(diǎn)的等效時(shí)間比計(jì)算時(shí)間要大但各個(gè)結(jié)點(diǎn)的等效時(shí)間是不相同的;前期導(dǎo)熱系數(shù)比較大隨后很快降低趨于一個(gè)定值;面板順坡向溫度應(yīng)力規(guī)律表現(xiàn)為先有一段很小的壓應(yīng)力后產(chǎn)生拉應(yīng)力并迅速增大最后隨外界氣溫變化而變化,且中間節(jié)點(diǎn)應(yīng)力比表面點(diǎn)和底面點(diǎn)大。最后,基于溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用擴(kuò)展有限元法,考慮溫度荷載對(duì)混凝土面板進(jìn)行了開裂數(shù)值分析,得出了在無(wú)預(yù)制裂紋情況下的開裂結(jié)果。結(jié)果顯示,混凝土面板澆筑后的溫降過程中容易產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,從而使面板產(chǎn)生裂縫,生成的裂縫多為水平裂縫且貫穿面板表面,并在面板厚度方向發(fā)生擴(kuò)展。本文研究發(fā)現(xiàn),混凝土面板早期熱學(xué)參數(shù)變化對(duì)溫度場(chǎng)計(jì)算有影響,可為面板堆石壩溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的精確計(jì)算提供一種思路,同時(shí)可為面板開裂數(shù)值模擬提供參考。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV641.43;TV431
【圖文】：

圖 2-2 混凝土實(shí)際溫升與放熱曲線示意圖he actual temperature rise and exothermic curve況與實(shí)際情況所反映的放熱曲線和升溫曲線實(shí)際情況大。任取一段時(shí)間jT 到j(luò)1T ，在

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圖 2-4 UMAT 子程序計(jì)算流程圖Fig. 2-4 UMAT subroutine flow chart平衡時(shí)刻nt ，主程序向子程序提供總時(shí)間，時(shí)間增量 t ，總( )nt，當(dāng)然平衡時(shí)刻應(yīng)力 ( )n t已由上一步計(jì)算求得。這些變量

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2744826