涵闸混凝土的温度应力与温度控制PDF电子书下载

第1篇 基本理论与计算方法 3

第1章 绪论 3

1.1 涵闸混凝土的温度应力及其特点 3

1.1.1 涵闸混凝土结构的特点 3

1.1.2 涵闸混凝土温度和温度应力的变化过程 4

1.1.3 涵闸混凝土温度应力的特点 5

1.2 涵闸混凝土的温度裂缝 6

1.2.1 裂缝类型 6

1.2.2 软基上水闸闸墩的裂缝 7

1.2.3 软基上立交地涵墩墙的裂缝 8

1.2.4 岩基上泄洪闸闸墩的裂缝 8

1.2.5 岩基上溢洪道底板的裂缝 9

1.2.6 立交工程上部人工河槽侧壁裂缝 9

1.2.7 防洪墙加固外浇薄壁混凝土的裂缝 10

1.3 涵闸混凝土裂缝的危害性 11

1.3.1 裂缝的危害性 11

1.3.2 裂缝的允许宽度 11

1.3.3 加筋对混凝土温度应力的影响 12

参考文献 13

第2章 涵闸混凝土的热学性能和力学性能 14

2.1 混凝土的热学性能 14

2.2 水泥水化热和混凝土绝热温升 17

2.2.1 水泥水化热 17

2.2.2 混凝土的绝热温升 21

2.3 混凝土的强度和极限拉伸 24

2.3.1 混凝土的强度 24

2.3.2 混凝土极限拉伸变形 28

2.4 混凝土的自生体积变形 30

2.5 混凝土的弹性模量 32

2.5.1 弹性模量的影响因素 32

2.5.2 弹性模量与龄期的关系表达式 34

2.6 混凝土的徐变与应力松弛 34

2.6.1 基本原理 34

2.6.2 徐变的影响因素 40

2.6.3 徐变数学表达式 41

2.6.4 应力松弛计算和松弛系数的数学表达式 44

参考文献 46

第3章 涵闸混凝土的温度计算 47

3.1 概述 47

3.2 热传导方程、初始条件和边界条件 47

3.3 边界条件的近似处理 52

3.4 混凝土的浇筑温度 55

3.4.1 出机温度 56

3.4.2 入仓温度 56

3.4.3 浇筑温度 57

3.5 热传导方程的差分解法 58

3.6 底板的温度计算 64

3.6.1 底板的水化热温升 64

3.6.2 外界温度变化引起的底板温度的变化 65

3.7 闸墩的温度计算 69

3.7.1 墩墙的水化热温升 69

3.7.2 外界温度变化引起的闸墩温度的变化 76

3.8 太阳辐射的影响 97

参考文献 100

第4章 涵闸混凝土的温度应力分析 101

4.1 概述 101

4.2 约束应力 102

4.2.1 嵌固板的温度应力 102

4.2.2 自由板的温度应力 106

4.3 底板的温度应力 110

4.3.1 约束系数法 110

4.3.2 刚性地基的约束系数 111

4.3.3 弹性地基上底板的温度应力和弹性地基的约束系数 111

4.4 闸墩的温度应力 115

4.4.1 岩基上闸墩由均匀温差引起的应力 115

4.4.2 岩基上闸墩由不均匀温差引起的应力 118

4.4.3 土基上闸墩的温度应力（长底板） 119

4.4.4 土基上闸墩的温度应力（短底板） 121

4.4.5 土基上闸墩温度应力的简化计算 122

4.4.6 气温骤降在闸墩内引起的温度应力 125

参考文献 127

第5章 计算温度和温度应力的有限单元法 129

5.1 概述 129

5.2 用有限单元法计算温度场 130

5.2.1 变分原理 130

5.2.2 不稳定温度场计算中变分原理的应用 131

5.2.3 求解不稳定温度场的有限单元法 133

5.3 用有限单元法计算弹性温度应力 137

5.3.1 求解域的单元划分 137

5.3.2 单元位移 138

5.3.3 单元应变 138

5.3.4 单元应力 139

5.3.5 单元的结点力与刚度矩阵 140

5.3.6 结点荷载 142

5.3.7 结点平衡方程和整体刚度矩阵 143

5.4 用有限单元法计算徐变温度应力 144

5.4.1 弹性和徐变的应变增量 144

5.4.2 应力增量——应变增量关系 146

5.5 岩基上底板的徐变温度应力 150

5.5.1 底板的基本资料 150

5.5.2 计算结果 150

5.5.3 推论 153

5.6 软基上底板的徐变温度应力 154

5.6.1 底板的基本资料 154

5.6.2 计算结果 155

5.7 软基上闸墩的徐变温度应力 156

5.7.1 闸墩混凝土的基本资料 157

5.7.2 计算结果 158

5.7.3 闸墩长度、闸墩和底板之间施工缝间歇与位置的影响 159

5.8 软基上地涵墩墙徐变温度应力沿厚度的变化 161

5.8.1 地涵墩墙混凝土的基本资料 162

5.8.2 计算结果 162

5.9 软基上闸墩徐变温度应力沿厚度的变化 164

5.9.1 闸墩混凝土的基本资料 165

5.9.2 计算结果 165

参考文献 167

第6章 水管冷却的降温计算 168

6.1 概述 168

6.2 二期冷却计算 169

6.2.1 水管布置方式 169

6.2.2 二期冷却的平面问题 170

6.2.3 二期冷却的空间问题 174

6.3 一期冷却计算 177

6.3.1 一期冷却的平面问题 177

6.3.2 一期冷却的空间问题 178

6.4 冷却水管降温计算有限单元法 180

6.4.1 迭代法 180

6.4.2 等效热传导方程法 181

6.5 影响冷却效果的因素及涵闸混凝土水管冷却的特点 184

6.5.1 影响冷却效果的因素 184

6.5.2 涵闸混凝土水管冷却的特点 186

参考文献 187

第7章 混凝土的湿度变化和干缩应力 188

7.1 湿度变化 188

7.1.1 湿度扩散方程 188

7.1.2 与热传导问题的不同点 189

7.2 干缩变形 191

7.2.1 干缩变形与湿度变化 191

7.2.2 干缩变形的影响因素 192

7.3 干缩应力 194

7.3.1 混凝土自由板的干缩应力 194

7.3.2 钢筋混凝土板的干缩应力 196

7.4 关于干缩应力和干缩试验的几个问题 198

7.4.1 关于水分扩散系数 198

7.4.2 关于干缩试验的讨论 199

7.4.3 关于干缩变形的实用计算法 201

7.5 钢筋混凝土板的温度应力 202

7.6 钢筋混凝土板的自生体积变形应力 203

参考文献 204

第8章 温度控制和预防裂缝的措施 205

8.1 合理进行结构分缝和分层浇筑 205

8.2 适当选择混凝土原材料、配合比和配制强度 206

8.3 分析温度应力，拟定温度控制标准 208

8.3.1 混凝土的抗裂能力 208

8.3.2 温度应力与允许温差 209

8.4 各类温度控制措施的制订 212

8.4.1 表面保温 212

8.4.2 水管冷却 213

8.4.3 降低混凝土浇筑温度 213

参考文献 214

第2篇 工程经验 217

第9章 淮安枢纽立交地涵的温度控制 217

9.1 工程概况 217

9.1.1 枢纽简况 217

9.1.2 涵闸的结构 217

9.1.3 闸址的气候及地质条件 218

9.1.4 地涵的施工 219

9.2 混凝土的性能和徐变温度应力仿真计算 221

9.2.1 混凝土的性能 221

9.2.2 徐变温度应力仿真计算 223

9.3 温度控制的要求和措施以及实施效果 225

9.3.1 温度控制要求 225

9.3.2 温度控制措施 225

9.3.3 温度控制效果 225

参考文献 227

第10章 二河闸的温度控制 228

10.1 工程概况 228

10.1.1 水闸的结构 228

10.1.2 闸址的地质和气候条件 228

10.1.3 水闸的施工 229

10.2 混凝土的性能和徐变温度应力仿真计算 230

10.2.1 混凝土的性能 230

10.2.2 徐变温度应力仿真计算 232

10.3 温度控制措施及其实施效果 234

10.3.1 温度控制措施 234

10.3.2 实施效果 235

参考文献 235

第11章 刘家道口节制闸的温度控制 236

11.1 工程概况 236

11.1.1 枢纽简况 236

11.1.2 涵闸的结构 237

11.1.3 节制闸的施工 241

11.1.4 闸址的气候及工程地质 244

11.2 混凝土的性能和徐变温度应力仿真计算 245

11.2.1 混凝土的性能 245

11.2.2 徐变温度应力仿真计算 247

11.3 温度控制要求和措施 250

11.3.1 温度控制要求 250

11.3.2 温度控制措施 250

11.4 温度控制效果及允许温差分析 253

11.4.1 温度控制效果 253

11.4.2 允许温差分析 253

参考文献 255

第12章 姜唐湖退水闸的温度控制 256

12.1 工程概况 256

12.1.1 退水闸的结构 256

12.1.2 退水闸施工 257

12.1.3 闸址的气候条件 260

12.2 底板、闸墩混凝土性能和徐变温度应力仿真计算 261

12.2.1 混凝土的性能 261

12.2.2 底板及闸墩徐变温度应力仿真计算和成果分析 263

12.3 温度控制的措施以及实施效果 266

12.3.1 温度控制措施 266

12.3.2 温度控制的效果 267

参考文献 269

第13章 燕山水库溢洪闸的温度控制 270

13.1 工程概况 270

13.1.1 枢纽简况 270

13.1.2 溢洪道控制段的结构 270

13.1.3 溢洪道地质条件 272

13.1.4 工程地区气候条件 272

13.1.5 溢洪闸闸墩的施工过程 273

13.2 预防裂缝的综合措施 273

13.2.1 配合比设计及优化 273

13.2.2 严格控制原材料和施工配合比 274

13.2.3 闸墩与底板连浇，减少底板对闸墩的约束 274

13.2.4 严格控制浇筑过程，确保规范、有序施工 275

13.2.5 合理振捣 275

13.3 混凝土的性能和徐变温度应力仿真计算 275

13.3.1 混凝土的性能 275

13.3.2 徐变温度应力仿真计算 277

13.4 温度控制的要求和措施 279

13.4.1 温度控制要求 279

13.4.2 温度控制措施 279

13.5 温度控制的实施效果 281

参考文献 282

第14章 涵闸混凝土温度控制和预防裂缝的工程经验 283

14.1 优化混凝土配合比，改善混凝土性能 283

14.1.1 优化混凝土配合比 283

14.1.2 配制强度和胶凝材料用量 283

14.1.3 温控设计中混凝土性能的采用 284

14.1.4 需要进一步研究的问题 285

14.2 适当分缝分层，选择合理的浇筑方法 285

14.2.1 适当分缝分层 285

14.2.2 泵送混凝土对温控和防裂的影响 286

14.3 进行温度应力仿真计算，做好温度控制设计 287

14.3.1 开展仿真计算，阐明涵闸混凝土徐变温度应力变化规律 287

14.3.2 温度控制设计 288

14.3.3 温度控制措施 289

14.3.4 允许温差 291

参考文献 292