超长混凝土框架结构硬化阶段裂缝控制因素

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发布时间：2021-09-08

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超长混凝土框架结构硬化阶段裂缝控制因素
李东，伏雷达，陈华娟
(上海大学土木工程系，上海200072)
摘要：以一典型的超长钢筋混凝土框架结构工程实例为基础，通过控制结构总长度，采用黏弹性理论，利用通用有限元分析
软件ANSYS进行热一结构耦合分析，揭示结构浇筑过程中总长度对温度应力和变形特征的影响，可供实际工程参考。
关键词：超长混凝土结构；硬化阶段；温度应力；黏弹性理论
中图分类号： TU528．064 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2014)04—0155—04
Super long concrete frame。S cracking control factors between hardening stage
LIDong，FULeida，CHENHuajuan
(DepartmentofCivilEngineering，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China)
Abstract ： Based on a typical example of super long concrete frame structm'e engineering，by changing the total length of the structure，
uses ANSYS which is the general—purpose finite element analysis software to do thermal structure coupling an alysis on viscoelastic theory，
The result for practical engineering reference reveals the total length S impact on the temperature stress an d deform ation characteristics in
pouring process．
Key words： super-long concrete structure；hardening stage；therm al stress；viscoplasticity theory
0 引言
随着经济的发展，我国大型结构需求量逐渐增长。其
中大部分基于功能和美学需求往往不设置伸缩缝，从而形
成了超长结构。超长混凝土结构在浇筑过程中，在水化热、
湿度和收缩变形等的作用下，因为结构的内外约束，产生
的温度应力不容小觑。
近年来，由于有限元程序的发展，温度应力方面的研
究也逐渐深人。黄元元等利用ETABS计算对比分析平面
形状分别为矩形、圆形、环形、圆弧形的超长框架结构中温
度应力的分布规律[1]。李东通过黏弹性有限元程序Massive
研究了大体积混凝土不同人模温度和内外温差不同时温
度应力的变化，并对比研究了不同保温层和模板对温度应
力的影响[ ；万小妹等通过ANSYS建立三维实体模型，得
到超长钢筋混凝土框架结构温度应力分布特点并研究梁、
柱、板的截面尺寸、结构纵向长度和内外温差值等因素的
影响
本研究以实际超长混凝土框架结构为基础，通过大型
有限元分析软件ANSYS建立实体模型，考虑混凝土材料非
线性，模拟混凝土浇筑养护过程，研究温度场和应力场的
变化并给出建议。
1 工程概况
本工程为上海市的某大型机械工业厂房，为三层钢筋
收稿日期：2013—10—13
混凝土框架结构。结构平面尺寸为66 mxl8 nl。以此工程
为基础，增选了其余总长度进行对比，结构尺寸和总长选
取如表1所示。
表1 纵向结构长度变化的模型尺寸
M 1 36
M2 54
M3 66
M4 84
300x700 600~600 7
300x700 600x600 7
300x700 600x600 7
300x700 600~600 7
该工程于4月份施工，采用强度等级为C30的混凝土。
考虑硬化阶段混凝土材料非线性，弹性模量：
E( )=E ／(50 0+ r) (1)
式中： — — 最终弹性模量，E0=3~10 N／m ；
— — 养护温度；
r— — 龄期。
与空气接触的梁上表面，采用固体与流体接触的第三
类边界传热条件，即假定经过混凝土表面的热流量与混凝
土表面温度与气温之差呈正比，设定表面放热系数。混凝
土与木模板接触为第四类边界传热条件，即假设两者接触
良好，接触面上的温度相同，沿接触面的热流密度相等。梁
上表面养护条件为塑料薄膜。混凝土养护过程中，采用木
模板支承，考虑浇筑过程中混凝土与模板之间摩擦，木模
板厚度为2 cm。