混凝土早龄期性能与裂缝控制

从混凝土微观结构出发,研究普通混凝土、高性能混凝土成型过程的时变温度场;对裂缝持续增长的早龄期混凝土物理、力学特性进行深入、系统的研究;综合考虑混凝土材料、结构特征,研究混凝土结构早期裂缝的成因机理、分析方法与控制措施;提出裂缝开展的预测和控制方法,建立裂缝扩展过程的损伤模型;在理论分析与试验研究的基础上,总结了混凝土早龄期的水化、温度、收缩、徐变、力学性能和断裂性能随时间的发展规律;综合分析各种因素对混凝土早期开裂的影响,推导了混凝土结构内部应力的增量计算方法。对室内试验与实际工程的研究表明：对混凝土早期开裂的分析应该是对混凝土温度、收缩、徐变、力学性能、结构特征等因素的综合动态分析,提出的混凝土早龄期开裂分析模型与试验结果吻合良好,采用理论模型结合数值模拟的方法可以有效提高分析过程的效率与准确性。图18参22     

早龄混凝土的压缩与拉伸徐变及其研究现状

早龄混凝土的拉伸、压缩徐变规律及其结构徐变应力计算方法是对早期裂缝进行有效预测并控制的关键。既有的徐变研究主要侧重于成熟混凝土,而早龄混凝土徐变相关的科学研究还有待进一步深入。对早龄混凝土的压缩和拉伸徐变研究成果、测试方法及其徐变应力计算方法进行了详细综述。研究表明:目前混凝土早龄期拉伸、压缩徐变试验测试尚无规范可循,相关试验数据较为缺乏;混凝土早龄期徐变预测模型基本未考虑其在低应力水平下的非线性性质;早龄混凝土结构非线性徐变应力理论分析方法亦不尽完善。基于系统试验研究和固化徐变理论建立混凝土非线性徐变理论模型,对早龄混凝土结构采用同时考虑受拉和受压不同应力松弛特性的非线性徐变应力理论计算方法,应可提高早龄结构的有限元仿真精度。     

热传导模型在早龄期混凝土结构非结构性裂缝分析中的应用

为更准确地分析混凝土结构早龄期非结构性裂缝的产生机理,提出了混凝土三维有限元热传导数值计算模型。该模型考虑了混凝土水化反应引起的温度变化,采用水化度的混凝土弹性模量和抗拉强度计算公式来表衙早龄期温度变化对其力学性能的影响,并在应力分析中采用Bazant双幂函数徐变模型考虑徐变对混凝土应力的影响。分析表明,该模型能较好地预测实际条件下混凝土温度和相应产生的应力,具有一定的工程应用价值。     

自密实混凝土梁长期变形性能研究

对13根自密实混凝土梁在长期荷载作用下的变形性能进行了试验研究,探讨了早龄期加载时混凝土的固化程度、预加应力以及结构超静定次数对梁的长期变形性能的影响。试验研究和理论分析表明:(1)同组梁实测结果的离散性很小,自密实混凝土品质优良。(2)早龄期加载时混凝土的固化程度、预加应力以及结构超静定次数对梁的长期变形性能有较大的影响。(3)自密实混凝土梁的挠度徐变系数在1.0～1.8之间,在工程中采用自密实混凝土时一般不需要对自密实混凝土的徐变加以特殊考虑。(4)采用修正的MC90徐变和收缩模型及龄期调整有效模量法结合截面分析能较准确地计算自密实混凝土梁的徐变挠度。同时为自密实混凝土工程设计和结构分析提供可靠的试验依据。     

温湿度耦合作用下细观尺度混凝土裂缝扩展仿真

早龄期混凝土拆模后易出现不同程度的裂缝,这在影响结构美观的同时,为后期承载埋下了隐患。为研究混凝土早龄期裂缝扩展机理,本文借助试验和仿真手段展开了分析。首先,以3组大体积混凝土构件为试验对象,借助温湿度数据采集系统对早龄期阶段混凝土裂缝扩展规律展开了试验研究;其次,提出了一种模拟温湿度耦合作用的实用新方法,对温湿度梯度引起的构件应力等问题进行了数值仿真;最后,基于细观尺度模型,编制了温湿度耦合作用下混凝土裂缝扩展程序,对早龄期混凝土开裂行为进行了数值模拟,并将模拟结果与试验对比。分析表明,早龄期裂缝集中出现在水化热反应最剧烈的阶段,裂缝形态以横向裂缝为主,分布呈现高随机性特征。数值仿真在一定程度上正确反映了试验结果。     

混凝土早龄期性能与裂缝控制研究

混凝土在建筑施工时有很大的用处,并一定程度上影响着建筑物的质量。本文通过探讨混凝土的早龄期性能,围绕混凝土的早期开裂机理、损伤塑型与弥散裂缝模型、早龄期温度裂缝控制与数值模拟、混凝土的结构开裂、混凝土早期裂缝控制的具体应用六个方面展开讨论,希望对混凝土的早龄期裂缝控制有一定的掌握。     

寒潮突袭对混凝土薄板温度应力的影响

混凝土薄板在遭受寒潮作用时会因为结构温度变化不均匀而产生较大的温度应力,甚至出现温度裂缝,从而影响结构的安全,这种现象在早龄期的混凝土薄板结构上尤为明显。文章以早龄期现浇楼盖为例,在考虑龄期对混凝土弹性模量及强度的影响的基础上,利用ANSYS有限元软件对不同尺寸的现浇楼盖分别在不同龄期遭遇寒潮突袭时的温度应力情况进行了数值模拟,得出了相应的结论,并给出了降低寒潮突袭影响的建议。     

混凝土早龄期拉伸徐变的预测与仿真

针对目前混凝土结构温控仿真及评价中存在缺乏考虑早龄期拉伸徐变的问题,建立了考虑多因素影响的拉伸徐变系数预测通式,开发了考虑拉伸徐变效应的混凝土温控仿真程序。利用拉伸徐变试验成果,对代表性的徐变系数预测模型,即CEBFIP90模型、ACI模型及双幂模型进行了参数识别、规律分析及模型修正后,用于混凝土早龄期拉伸徐变的预测与仿真。通过有限元算例,分析拉伸徐变对早龄期混凝土表面应力场的影响,结果表明拉伸徐变能有效减小早龄期混凝土表面拉应力值和改善表面应力场分布,对温控防裂有利。     

混凝土早龄期拉伸徐变的预测与仿真北大核心

针对目前混凝土结构温控仿真及评价中存在缺乏考虑早龄期拉伸徐变的问题,建立了考虑多因素影响的拉伸徐变系数预测通式,开发了考虑拉伸徐变效应的混凝土温控仿真程序。利用拉伸徐变试验成果,对代表性的徐变系数预测模型,即CEBFIP90模型、ACI模型及双幂模型进行了参数识别、规律分析及模型修正后,用于混凝土早龄期拉伸徐变的预测与仿真。通过有限元算例,分析拉伸徐变对早龄期混凝土表面应力场的影响,结果表明拉伸徐变能有效减小早龄期混凝土表面拉应力值和改善表面应力场分布,对温控防裂有利。     

早龄期混凝土单轴拉伸试验的数值模拟

基于强度为C40,龄期分别为2d,7d,28d的混凝土单轴拉伸试验,通过编制用户子程序调用通用有限元软件ABAQUS中的损伤塑性模型,对试验进行了数值模拟。该模型将损伤和塑性作为材料的两个内变量,共同引起混凝土的强度变化及变形。混凝土试件宏观裂缝的出现及扩展（应变软化段）由耦合了损伤变量的弥散裂缝模型进行计算。将模拟出的应力一位移曲线与试验曲线进行对比,并将不同龄期的曲线之间进行了相互对比。结果均令人满意。通过对模拟出的塑性应变场、损伤场的分析,形象地再现了早龄期混凝土试件单轴拉伸破坏的全过程,为早龄期混凝土结构的拉伸损伤断裂过程分析提供了有力的数值工具。