【摘要】：混凝土面板作為面板堆石壩的防滲結(jié)構(gòu),長度較長,寬度較小,而厚度很小,是一塊長條形薄板,受溫度影響劇烈。面板結(jié)構(gòu)的早期裂縫問題在國內(nèi)外的工程中都是普遍存在的,據(jù)統(tǒng)計,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及溫度應(yīng)力的研究,主要認為混凝土絕熱溫升是時間的函數(shù),并未考慮溫度對面板水化反應(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,面板堆石壩的溫度場與應(yīng)力場的精確計算也有重要的意義。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及溫度應(yīng)力的ABAQUS用戶子程序,并通過三個算例(混凝土絕熱溫升、混凝土溫度場、混凝土溫度應(yīng)力)對子程序進行了驗證。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)的溫度場及溫度應(yīng)力子程序,對某面板堆石壩的溫度場及應(yīng)力場進行了有限元模擬,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,面板各個結(jié)點的等效時間比計算時間要大但各個結(jié)點的等效時間是不相同的;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)點應(yīng)力比表面點和底面點大。最后,基于溫度場計算結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用擴展有限元法,考慮溫度荷載對混凝土面板進行了開裂數(shù)值分析,得出了在無預(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)變化對溫度場計算有影響,可為面板堆石壩溫度場與應(yīng)力場的精確計算提供一種思路,同時可為面板開裂數(shù)值模擬提供參考。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV641.43;TV431
【圖文】：

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【參考文獻】

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本文編號：2744826