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第1章 绪论 1

1.1 大体积混凝土温度应力的重要意义 1

1.2 混凝土温度应力的特点 2

1.3 混凝土温度及应力的变化过程 3

1.4 混凝土温度应力的类型 4

1.5 混凝土温度应力的分析 4

1.6 混凝土裂缝的原动力是温度应力而不仅是温度 5

1.7 控制温度应力、防止裂缝的技术措施 6

1.8 最近30年大体积混凝土温控防裂的基本经验 7

第2章 混凝土的力学与热学性能 9

2.1 混凝土性能随龄期而变化的关系式 9

2.2 混凝土的微裂缝与破坏机理 13

2.3 混凝土的抗拉强度 14

2.4 混凝土的极限拉伸变形 16

2.5 混凝土的弹性模量 18

2.6 混凝土的热学性能 21

2.7 水泥水化热与混凝土的绝热温升 23

2.8 混凝土的自生体积变形 30

2.9 混凝土的干湿变形 30

2.10 混凝土的自由温度变形与热膨胀系数 31

2.11 混凝土的半熟龄期 32

2.12 原型混凝土与室内混凝土试件性能的差别 35

参考文献 36

第3章 热传导方程与边值条件 38

3.1 热传导方程 38

3.2 初始条件和边界条件 39

3.3 边界条件的近似处理 42

3.4 气温 45

3.5 库水温度估算 50

3.6 库水温度数值计算 57

3.7 太阳辐射热 65

3.8 温度场求解方法概述及一维问题差分解法和图解法 69

3.9 二维温度场的差分解法 75

3.10 外界温度变化的影响深度 76

3.11 从施工期到运行期的温度变化 79

3.12 稳定温度场 81

3.13 温度场反分析 83

参考文献 87

第4章 混凝土的浇筑温度和水化热温升 88

4.1 混凝土的出机口温度 88

4.2 混凝土的入仓温度 89

4.3 混凝土的浇筑温度 90

4.4 混凝土浇筑层水化热温升的理论解 95

4.5 水管冷却与层面散热共同作用下浇筑层温度场的理论解 99

4.6 混凝土水化热温升的图解法和数值解法 100

4.7 混凝土坝施工期温度场实用计算 104

参考文献 112

第5章 混凝土的天然冷却 114

5.1 第三类边界条件半无限体的冷却 114

5.2 第一类边界条件平板的冷却 115

5.3 第三类边界条件平板的冷却 118

5.4 初温均匀分布、外温按余弦函数变化、第一类边界条件下平板的温度场 120

5.5 外界温度任意变化时平板的温度场 127

5.6 两向及三向冷却问题、乘积定理 129

参考文献 131

第6章 混凝土的应力—应变关系和弹性徐变应力分析 132

6.1 混凝土的应力—应变关系 132

6.2 混凝土的徐变度 138

6.3 混凝土的松弛系数和松弛模量 147

6.4 用于初步设计的混凝土弹性模量、徐变度和松弛系数 150

6.5 混凝土徐变对结构变形和应力的影响 154

6.6 混凝土结构的分类和弹性徐变应力分析方法 156

6.7 晚龄期混凝土结构简谐应力分析 158

6.8 晚龄期混凝土结构简谐应力分析的等效模量法和等效温度法 161

参考文献 164

第7章 嵌固板与自由板的温度应力 167

7.1 嵌固板温度应力 167

7.2 自由板温度应力计算原理 170

7.3 混凝土自由板因水化热而产生的温度应力 174

7.4 外界温度简谐变化时第一类边界条件自由板的温度应力 175

7.5 外界温度简谐变化时第三类边界条件自由板的温度应力 181

7.6 拆模引起的温度应力 185

参考文献 190

第8章 计算温度场的有限单元法 191

8.1 热传导问题的变分原理 191

8.2 稳定温度场计算 195

8.3 等参数单元 199

8.4 不稳定温度场的显式解法 202

8.5 不稳定温度场的隐式解法 205

8.6 不稳定温度场算例 207

参考文献 209

第9章 计算温度应力的有限单元法 210

9.1 弹性温度应力分析 210

9.2 变应力作用下弹性徐变方程的隐式解法 217

9.3 混凝土弹性徐变温度应力分析 222

9.4 复合单元 224

9.5 弹性徐变体应力场分区异步长算法 227

9.6 不稳定温度场分区异步长解法 231

参考文献 234

第10章 气温变化应力、混凝土表面保温和养护 236

10.1 寒潮期间气温折线变化时的表面温度应力 236

10.2 气温正弦变化、单向散热时的表面保温 238

10.3 气温正弦变化、双向散热时的表面保温 243

10.4 临界表面放热系数 247

10.5 施工期坝块越冬应力与表面保温 250

10.6 国内外混凝土表面保温的实践经验 255

10.7 表面保温效果的宏观分析 258

10.8 重要部位长期保温的必要性 260

10.9 表面保温材料 261

10.10 过水缺口的表面保温 270

10.11 过水孔口的防裂措施 270

10.12 混凝土的早期养护 271

参考文献 271

第11章 混凝土浇筑块的温度应力 273

11.1 刚性基础上浇筑块均匀冷却应力的理论解 275

11.2 弹性基础上多层浇筑块温度应力的理论解 276

11.3 弹性基础上浇筑块均匀冷却应力的数值解 281

11.4 浇筑块温度应力影响线 286

11.5 冷却区高度对温度应力和接缝开度的影响 294

11.6 两种上下层温差 299

11.7 关于基础混凝土温差控制的两个原理 300

11.8 浇筑块长度对施工期温度应力的影响 309

11.9 基础浇筑块施工期温度应力的近似计算 311

11.10 分缝间距对年变化温度应力的影响 311

11.11 混凝土过度预冷的开裂风险 313

11.12 并列多个坝块的温度应力 315

11.13 混凝土自重引起的当量温升 315

11.14 混凝土浇筑块二维温度应力的变化规律 316

11.15 混凝土浇筑块三维温度应力变化规律 321

11.16 混凝土浇筑块实际裂缝情况 324

参考文献 328

第12章 混凝土重力坝与支墩坝的温度应力 330

12.1 重力坝的无应力温度场 330

12.2 均匀温差引起的重力坝温度应力 332

12.3 通仓浇筑重力坝温度应力的特点 333

12.4 常态混凝土重力坝的温度应力 337

12.5 碾压混凝土重力坝的温度应力 339

12.6 重力坝的贯穿性裂缝及其影响 347

12.7 重力坝的劈头裂缝 349

12.8 重力坝运行期年变化温度场引起的应力 352

12.9 重力坝运行期纵缝开度的变化 357

12.10 严寒地区重力坝温度应力 361

12.11 重力坝加高的温度应力 363

12.12 重力坝加高时减轻温度应力的措施 369

12.13 解决重力坝加高问题的新思路 372

12.14 重力坝加高中防止新老混凝土结合面开裂的方法 377

12.15 宽缝重力坝的温度应力与裂缝 381

12.16 支墩坝的温度应力与裂缝 383

参考文献 385

第13章 混凝土拱坝温度应力 387

13.1 拱坝温度荷载概论 387

13.2 恒定水位下的拱坝温度荷载 391

13.3 变化水位下的拱坝温度荷载 396

13.4 寒冷地区有保温层拱坝的温度荷载 400

13.5 减小拱坝温度荷载的方法 406

13.6 碾压混凝土拱坝的温度控制与接缝设计 408

13.7 混凝土拱坝运行期裂缝与永久保温 419

13.8 拱坝接缝灌浆时间的探讨 427

13.9 拱坝裂缝 433

13.10 拱坝温度应力的观测成果 438

参考文献 440

第14章 船坞、船闸和水闸的温度应力 442

14.1 坞墙和闸墩的自生温度应力 442

14.2 船坞坞墙的约束应力 442

14.3 水闸闸墩的约束应力 447

14.4 窄底板上坞墙和闸墩的约束应力 448

14.5 简化计算 449

14.6 水闸温度应力的三维有限元分析 452

14.7 岩基上的船坞、水闸和溢洪道 456

14.8 计算应力与实测应力的比较 456

参考文献 457

第15章 混凝土坝仿真分析、动态温控、数字监控与温度应力模型试验 458

15.1 混凝土坝全过程仿真分析 458

15.2 混凝土坝的动态温度控制与温控决策支持系统 461

15.3 混凝土坝的数字监控 463

15.4 混凝土坝温度场和应力场模型试验 467

参考文献 469

第16章 弹性地基上梁的温度应力 470

16.1 梁的自生温度应力 470

16.2 半平面地基上梁的约束应力 471

16.3 文克尔地基上梁的温度应力 480

参考文献 489

第17章 圆形隧洞运行期的温度应力 490

17.1 计算模型的选择 490

17.2 圆形隧洞的温度场 490

17.3 圆形隧洞的弹性温度应力 493

17.4 圆形隧洞的弹性徐变温度应力 495

参考文献 499

第18章 混凝土管道的温度应力 500

18.1 轴对称圆形管道的温度应力 500

18.2 管道过水内温骤降引起的温度应力 501

18.3 正弦变化准稳定温度作用下的管道应力 504

18.4 水化热在混凝土管道内引起的应力 505

参考文献 508

第19章 混凝土坝内孔口温度应力 509

19.1 坝内圆形孔口的温度应力——温度为半径的幂函数 509

19.2 坝内圆形孔口的温度应力——温度为时间的余弦函数 510

19.3 坝内钢管周围的温度应力——温度为时间的余弦函数 512

19.4 坝内矩形泄水孔口的早期温度应力 515

19.5 坝内矩形泄水孔口的晚期温度应力 517

19.6 坝内矩形泄水孔口附近的湿胀应力 519

参考文献 520

第20章 混凝土结构与钢筋混凝土结构的温度应力与徐变分析 521

20.1 素混凝土结构与钢筋混凝土结构温度应力的差别和设计原则 521

20.2 素混凝土构件温度应力分析 523

20.3 钢筋混凝土和预应力混凝土构件的徐变分析 524

参考文献 533

第21章 混凝土与钢筋混凝土的干缩应力 534

21.1 混凝土湿度场计算及混凝土的干缩特性 534

21.2 混凝土自由板的干缩应力 535

21.3 钢筋混凝土板的干缩应力 537

21.4 混凝土的湿胀应力 539

参考文献 540

第22章 混凝土的断裂 541

22.1 混凝土的微观裂缝和宏观裂缝 541

22.2 裂缝扩展条件 542

22.3 混凝土的断裂韧度 544

22.4 内部裂缝的应力强度因子 544

22.5 表面裂缝的应力强度因子 545

22.6 圆孔边缘裂缝的应力强度因子 546

参考文献 546

第23章 混凝土的水管冷却 548

23.1 概述 548

23.2 后期水管冷却平面温度场 550

23.3 后期水管冷却空间温度场 554

23.4 初期水管冷却温度场 560

23.5 水管冷却温度场及冷却时间实用算式 563

23.6 水管冷却的等效热传导方程 567

23.7 水管冷却自生温度徐变应力的理论解 570

23.8 水管冷却自生温度徐变应力的数值分析 573

23.9 水管冷却温度场与应力场的有限元解法 577

23.10 水管冷却三原则 580

23.11 初期水管冷却方式研究 581

23.12 中后期水管冷却方式研究 584

23.13 加密塑料水管、强化混凝土冷却 593

23.14 水管冷却的利与弊 596

23.15 高温季节进行坝体二期水管冷却时的表面保温 597

23.16 影响水管冷却效果的几个因素 599

23.17 水管冷却施工中的几个问题 601

参考文献 602

第24章 混凝土的预冷和仓面冷却 604

24.1 概述 604

24.2 地笼取料 605

24.3 冷却拌和水及加冰拌和 606

24.4 预冷骨料 606

24.5 仓面喷雾和表面流水冷却 608

参考文献 610

第25章 氧化镁混凝土筑坝 611

25.1 内含氧化镁 611

25.2 外掺氧化镁 612

25.3 氧化镁混凝土筑坝的六大差别 613

25.4 氧化镁混凝土膨胀变形计算模型 617

25.5 氧化镁混凝土应用于重力坝 619

25.6 氧化镁混凝土应用于拱坝 621

25.7 氧化镁混凝土筑坝的两种指导思想 623

25.8 氧化镁混凝土筑坝的两种实践结果 624

参考文献 626

第26章 大体积混凝土冬季施工 627

26.1 大体积混凝土冬季施工问题及其设计原则 627

26.2 大体积混凝土冬季施工的技术措施 628

26.3 大体积混凝土冬季施工的蓄热保温计算 629

26.4 混凝土坝冬季施工实例 630

参考文献 636

第27章 寒冷地区混凝土坝的温度控制 637

27.1 寒冷地区气候特点 637

27.2 寒冷地区混凝土坝温度控制的困难 637

27.3 寒冷地区混凝土坝温度控制 638

27.4 小结 642

参考文献 642

第28章 坝体分缝分块 644

28.1 横缝形式和间距 644

28.2 纵缝形式和间距 645

28.3 浇筑层厚度 649

28.4 相邻坝块高差 651

28.5 水电站混凝土分缝分块与封闭块 653

参考文献 654

第29章 混凝土的允许温差、制冷负荷及裂缝的检查与处理 656

29.1 混凝土抗裂计算公式 656

29.2 混凝土抗裂能力的室内试验 657

29.3 原型混凝土与室内试件抗拉性能的差别 659

29.4 抗裂安全系数的合理取值 660

29.5 混凝土允许温差及表面保温能力计算 663

29.6 国内外采用的混凝土允许温差 664

29.7 混凝土坝温度控制实例 668

29.8 制冷负荷 679

29.9 混凝土裂缝的检查和分类 682

29.10 混凝土裂缝的处理 683

参考文献 687

第30章 大体积混凝土结构温度控制要则 689

30.1 结构形式选择 689

30.2 混凝土材料性能优选 689

30.3 混凝土抗裂计算 690

30.4 混凝土允许温差 690

30.5 混凝土温度应力分析 691

30.6 混凝土坝分缝分块 691

30.7 混凝土重力坝的温度控制 692

30.8 混凝土拱坝的温度控制 693

30.9 混凝土浇筑温度控制 693

30.10 水管冷却 693

30.11 表面保温 694

30.12 混凝土冬季施工 694

30.13 结语 694

附录：单位换算 695