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早期混凝土黏弹性行为的温度-结构场耦合分析

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建筑结构学报 2014年第6期35卷 130-136页

作者：崔溦王宁张社荣天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

为了模拟早期混凝土温度应力,基于ABAQUS二次开发平台,编写考虑水泥水化度影响的温度场计算用户子程序和考虑成熟度影响的黏弹性应力场计算用户子程序,并通过与理论公式对比验证子程序开发的合理性。采用温度场和应力场耦合方法,将子程... 详细信息

为了模拟早期混凝土温度应力,基于ABAQUS二次开发平台,编写考虑水泥水化度影响的温度场计算用户子程序和考虑成熟度影响的黏弹性应力场计算用户子程序,并通过与理论公式对比验证子程序开发的合理性。采用温度场和应力场耦合方法,将子程序应用于研究某大体积混凝土承台的早期温度应力变化规律。结果表明,在考虑和未考虑水泥水化度的影响下,温度场变化规律相同,但考虑水泥水化度影响后温度峰值低于未考虑水泥水化度影响的情况;在考虑和未考虑早期混凝土徐变的影响下,表面点和中心点的应力值在浇筑早期都有较大程度的减小,说明混凝土的徐变特性对早期混凝土的拉、压应力增长都有一定的削弱作用;因早期混凝土抗拉强度较低,在承台表面易产生大致垂直于边缘的温度裂缝,在实际工程中应予以关注。

关键词：早期混凝土水化度黏弹性等效龄期有限元分析双幂徐变函数(DPL) 温度应力

考虑性态变化的早期混凝土热湿力耦合分析及其应用

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土木工程学报 2015年第2期48卷 44-53页

作者：崔溦陈王王宁天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津市市政工程设计研究院天津300051

温度、湿度是引起混凝土早期开裂的重要原因,早期混凝土性态与温度、时间变化密切相关,但已有方法在模拟二者组合效应上存在明显缺陷。为了更加真实地模拟早期混凝土应力场,合理评价结构开裂风险,基于ABAQUS二次开发平台,编写基于水化... 详细信息

温度、湿度是引起混凝土早期开裂的重要原因,早期混凝土性态与温度、时间变化密切相关,但已有方法在模拟二者组合效应上存在明显缺陷。为了更加真实地模拟早期混凝土应力场,合理评价结构开裂风险,基于ABAQUS二次开发平台,编写基于水化度理论和考虑热学参数变化的温度场计算子程序;考虑温度对湿度扩散系数影响的湿度场计算子程序;基于成熟度理论和双幂徐变函数的应力场子程序,并通过算例验证了子程序开发的合理性。采用顺序耦合方法,将温度场、湿度场和应力场子程序应用于工程实例,研究结果表明:结构温度前期主要受水化热影响,后期随大气温度变化,但有一定滞后性;干缩变形主要对表面应力产生较大影响;考虑湿度影响后,结构内部应力有所减小;结构表面开裂是温度与干缩联合作用的结果,内部开裂则主要由温度引起。

关键词：早期混凝土二次开发水化度耦合分析开裂风险

基于多物理场耦合的双块式无砟轨道早期混凝土时变行为研究

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铁道学报 2023年第5期45卷 91-102页

作者：李潇刘伟任娟娟杨荣山刘学毅西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 中国五冶集团有限公司四川成都610063 同济大学交通运输工程学院上海201804

针对无砟轨道道床混凝土早期开裂问题,基于多物理场耦合理论,提出一种适用于浇筑早期的双块式无砟轨道水化-热-湿-力耦合计算模型,利用既有试验验证模型合理性,获取无砟轨道道床早期各物理场的时空分布规律,进行开裂风险预测。结果表明... 详细信息

针对无砟轨道道床混凝土早期开裂问题,基于多物理场耦合理论,提出一种适用于浇筑早期的双块式无砟轨道水化-热-湿-力耦合计算模型,利用既有试验验证模型合理性,获取无砟轨道道床早期各物理场的时空分布规律,进行开裂风险预测。结果表明,与试验结果对比,本文模型对早期混凝土各物理场的模拟较为合理,尤其对表面干燥下的湿度场、复杂应力场的计算具有较强的适用性;道床水化速率先迅速增大后逐渐减,至第7 d基本停滞,最大水化速率出现在浇筑后约7 h,不同深度的水化度发展一致;受水化热影响,浇筑后24 h道床温度呈升高趋势,后受环境影响程度增大,随环境温度呈日周期变化;道床相对湿度及含水量呈垂向梯度分布,支承层对道床底部的干燥作用较为明显,水化耗水是导致道床内含水量降低的主要因素;道床早期应力及开裂风险呈周期性变化,最大开裂风险达到1.0,位于轨枕与道床的结合面处,并预测了道床早期开裂的3种主要形式。

关键词：无砟轨道早期混凝土开裂风险时变行为多物理场耦合

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早期混凝土的温度应力及裂缝控制

早期混凝土的温度应力及裂缝控制

作者：张玉梅北京交通大学

学位级别：硕士

本文主要研究混凝土早期温度应力,进而研究混凝土早期裂缝的控制问题。首先结合相关试验,用有限元程序模拟了一个牛奶储藏室的约束混凝土板和国家体育场大体积钢结构混凝土承台的温度场分布及温度应力,然后对计算结果进行了分析。在温... 详细信息

本文主要研究混凝土早期温度应力,进而研究混凝土早期裂缝的控制问题。首先结合相关试验,用有限元程序模拟了一个牛奶储藏室的约束混凝土板和国家体育场大体积钢结构混凝土承台的温度场分布及温度应力,然后对计算结果进行了分析。在温度场的有限元计算中模拟中,考虑了混凝土的水化热及混凝土周围的环境变化。混凝土的水化热用随时间变化的参数水化度来衡量,是影响混凝土温度场的关键因素;混凝土周围的环境情况根据养护和气候条件取不同的对流辐射参数,这些参数是影响混凝土温度梯度的关键参数。由于实际浇筑条件的复杂性,数值计算是对工程实际的简化的模拟。在应力场的有限元模拟中,混凝土的弹性模量随着水化度或时间而变化,有效地模拟了混凝土真实的应力场。在计算中考虑了徐变和钢筋对其应力发展的影响:一般的考虑徐变长期效应的徐变模型不适合早期混凝土的徐变,而松弛系数法也是对于长期徐变得出的系数,也不适合早期混凝土的徐变,本文中采用适合早期混凝土徐变的双指数公式计算混凝土的徐变,考虑徐变后混凝土的最大应力比不考虑徐变时大为降低,结果表明徐变对早期的温度应力的影响很大;本文根据有关文献的试验结果,考虑了钢筋对早期混凝土由于温度应力而产生的裂缝的影响,考虑钢筋的有利作用后,混凝土的极限应变增加,可以防止混凝土开裂。综上所述,考虑了徐变和钢筋作用后,混凝土早期裂缝得到了有效控制。

关键词：早期混凝土温度应力徐变钢筋裂缝

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早期混凝土湿度场精确模拟的实现

水利与建筑工程学报 2015年第3期13卷 110-115页

作者：王宁天津市市政工程设计研究院天津300051

为了更加精确的模拟混凝土结构早期的湿度场,基于ABAQUS二次开发平台,开发了精确模拟早期混凝土温湿度场的子程序UMATHT和FELM,并通过对脚本语言Python的二次开发,实现了对温度场结果的自动读取与保存。最后,在湿度场模拟过程中,利用数... 详细信息

为了更加精确的模拟混凝土结构早期的湿度场,基于ABAQUS二次开发平台,开发了精确模拟早期混凝土温湿度场的子程序UMATHT和FELM,并通过对脚本语言Python的二次开发,实现了对温度场结果的自动读取与保存。最后,在湿度场模拟过程中,利用数据接口自动读取相应单元的温度场结果,考虑了温度对湿度场的影响,得到了对湿度场较精确的模拟。

关键词：早期混凝土湿度场二次开发耦合分析

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地下室墙体早期混凝土开裂性能研究

地下室墙体早期混凝土开裂性能研究

作者：王芳武汉理工大学

学位级别：硕士

目前，高层建筑的地下室越来越多的被开发商和设计人员所采用，规模也越来越大，而地下室墙体的早期混凝土开裂问题也日益突出，混凝土开裂后，不仅有损外观而且影响了结构耐久性，并引起渗漏。但对于早期混凝土开裂问题，还没有普遍适... 详细信息

目前，高层建筑的地下室越来越多的被开发商和设计人员所采用，规模也越来越大，而地下室墙体的早期混凝土开裂问题也日益突出，混凝土开裂后，不仅有损外观而且影响了结构耐久性，并引起渗漏。但对于早期混凝土开裂问题，还没有普遍适用的理论和规范条款。因此，对于早期混凝土开裂问题研究十分重要。早期混凝土开裂主要由变形引起，包括收缩变形和温度变形。由于约束的存在，当收缩变形、温差引起的应力达到那一时刻的混凝土抗拉强度时混凝土就发生开裂。收缩变形可用温度应力的概念换算为当量温差。有限单元法可以把热传导和热应力问题连接起来，为瞬态温度场和应力场的计算提供了方便。本文根据瞬态温度场和应力场理论，建立地下室混凝土墙体的三维有限元分析模型，利用有限元分析程序ANSYS对基本工况下的墙体进行分析。计算结果表明从浇筑混凝土开始墙体混凝土温度场经历了水化热温升、温降、随环境变化三个阶段，墙体中央温度大于表面温度，墙体断面温度自下而上依次降低;应力场经历了产生压应力不断增长、达到最大值后压应力减小至零、出现拉应力不断增长的过程，在温升阶段，主要为压应力，在温降阶段，墙体断面中央拉应力大于表面拉应力;墙体断面拉应力自下而上依次降低，趋于墙体中段，这种变化减小。同时又分析了长高比分别为4.2、6.2、8.2、12.2的墙体的温度场和应力场的变化规律。结果分析表明长高比与温度场无关，对应力场影响明显。随长高比的增大，拉应力也越来越大。有限元分析规律与ACI理论规律是一致的。长宽比对温度场和应力场没有任何影响。另外，对拆模后不同环境下墙体的温度场和应力场进行分析表明，拆模后环境温度急剧降低时，墙体温度下降的幅度较大，拆模后一天即可能出现表面裂缝。拆模后用湿草席养护时，墙体各部位温度下降缓慢，温度应力较小。因此，对于地下室这种薄壁大面积结构，拆模后的养护措施可大大提高其抗裂性。最后，对春季和冬季常温下浇筑的混凝土墙体进行分析。两种工况下温度峰值不同，但温降速率非常接近，温度收缩应力也相差较小。说明温度控制不止是要控制温度峰值，更要控制温降速率。本文的这些研究成果具有重要的理论意义和工程参考价值。

关键词：早期混凝土开裂收缩温差有限元分析

考虑性态变化的早期混凝土多场耦合分析及其应用

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考虑性态变化的早期混凝土多场耦合分析及其应用

作者：王宁天津大学

学位级别：硕士

混凝土结构在浇筑早期抗拉强度较低，受自身水化热、干缩变形等因素影响，混凝土结构表面易产生裂缝，裂缝的产生会对结构耐久性产生重要的影响。本文基于ABAQUS二次开发平台，研究了适用于早期混凝土的温度场、湿度场及应力场计算模型... 详细信息

混凝土结构在浇筑早期抗拉强度较低，受自身水化热、干缩变形等因素影响，混凝土结构表面易产生裂缝，裂缝的产生会对结构耐久性产生重要的影响。本文基于ABAQUS二次开发平台，研究了适用于早期混凝土的温度场、湿度场及应力场计算模型，采用顺序耦合方法应用于工程实际。本文主要的研究工作如下：（1）对ABAQUS软件的二次开发进行了深入研究，并着重介绍了早期混凝土温度场、应力场模拟所采用的相关子程序。同时，对ABAQUS二次开发平台的建立以及子程序的调用过程进行了详细说明。（2）基于ABAQUS二次开发平台，采用FORTRAN语言编写了考虑水化度理论和热学参数变化的温度场子程序UMATHT以及模拟温度场第三类边界条件的FILM子程序;基于成熟度理论，编写了基于双幂徐变函数（Double PowerLaw，DPL）的粘弹性应力场计算子程序。通过不同算例验证了所开发子程序的合理性。（3）采用不同的早期混凝土温度场计算模型，包括传统温度场计算模型、考虑水化反应速率受水化度影响的计算模型和考虑水化度影响以及热学参数变化的计算模型来研究不同温度场计算模型的差异。研究结果表明：三种温度场计算模型对温度场的模拟结果不尽相同，早期混凝土温度场的模拟有必要考虑比热及导热系数随水化度的变化过程，否则会对结构温度和内外温差的模拟偏低，导致偏于不安全的设计。（4）根据湿度场理论和温度场理论的相似性，利用温度场子程序，在考虑湿度扩散系数受时间和温度影响的前提下，实现了对于早期混凝土湿度场的模拟。研究结果表明：湿度场扩散过程十分缓慢，在浇筑完360h后也仅仅在表面较浅部位产生较大湿度梯度。（5）采用多场顺序耦合方法，本文将所开发的子程序应用于工程实际，对混凝土长墙结构早期应力及开裂可能性进行数值模拟研究。计算分析过程中综合考虑了比热、导热系数、徐变、干缩、弹性模量、抗拉强度等的影响。研究结果表明：干缩变形主要对表面应力产生较大影响;结构表面有裂缝出现，内部开裂可能性较大，实际工程中应予以注意。

关键词：早期混凝土水化度湿度场双幂徐变函数二次开发耦合分析结构开裂风险

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早期混凝土高压水射流冲毛角度试验研究

建筑机械 2020年第3期40卷 64-66,69页

作者：张建国焦卫宁马俊斌闫高文中交第二公路工程局有限公司陕西西安710065

为了研究不同冲毛角度对早期混凝土高压水射流凿毛效果的影响,本文通过控制单一变量,对30°、40°、50°、60°、70°、80°等试验组进行了冲毛试验,以冲毛后混凝土结合面的粗糙度来评价冲毛破坏效果,得到了粗糙度与冲毛角度的关系曲线... 详细信息

为了研究不同冲毛角度对早期混凝土高压水射流凿毛效果的影响,本文通过控制单一变量,对30°、40°、50°、60°、70°、80°等试验组进行了冲毛试验,以冲毛后混凝土结合面的粗糙度来评价冲毛破坏效果,得到了粗糙度与冲毛角度的关系曲线。研究结果表明:早期混凝土冲毛破坏形式为水泥砂浆层破损,粗骨料基本不受损坏;此外,随着冲毛角度的增大,混凝土结合面的粗糙度也逐渐增大,但增长幅度逐渐趋于平缓;从冲毛效率上考虑,最佳冲毛角度为90°。

关键词：早期混凝土高压水射流冲毛角度粗糙度

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早期混凝土轴心受拉试件的制作

黑龙江科技学院学报 2007年第5期17卷 338-340页

作者：谢成新郑建岚福州大学土木工程学院

针对早期混凝土的特点,利用自行设计制作的混凝土轴心受拉试件,成功解决了实验中试件对中困难、应力集中和黏结力小等问题,得出了理想的早期混凝土轴心受拉应力—变形全曲线。结果表明:该试件应用于混凝土轴心受拉实验是可行的,对同类... 详细信息

针对早期混凝土的特点,利用自行设计制作的混凝土轴心受拉试件,成功解决了实验中试件对中困难、应力集中和黏结力小等问题,得出了理想的早期混凝土轴心受拉应力—变形全曲线。结果表明:该试件应用于混凝土轴心受拉实验是可行的,对同类型的实验具有一定的参考价值。

关键词：早期混凝土轴心受拉试件