超长混凝土结构的设计与施工问题探讨

探讨在超长混凝土结构的设计与施工中,由混凝土收缩及季节温差引起的结构内力的分析方法;收缩及季节温差间接作用的极限状态设计方法;收缩与温差引起的结构内力的异同;超长混凝土结构的分段流水施工问题;在超长混凝土结构中,如何合理配置预应力筋及非预应力筋等问题。     

普通厚度上部超长混凝土结构小环境温差取值系数研究

通过分析普通厚度超长混凝土结构温差构成及相关长期温度监测试验,提出受工况影响的小环境温差是影响普通厚度超长混凝土结构温度应力的关键.分析10余项实体工程环境温度监测试验数据,得到不同工况、尺寸下小环境与大环境温差比参考值,可基于气象数据计算小环境温差.根据研究结果,提出减小普通厚度上部超长混凝土结构环境温差的施工措施.     

上部超长混凝土结构温度变化分析

目前超长混凝土结构在大型公共建筑和工业建筑中出现得越来越多,其上部结构也多为大跨度超长形式.超长混凝土结构在受到较大的温差和干缩作用时更容易引起混凝土的开裂,而上部结构受到温差和干缩的影响又不同于下部结构.主要针对上部超长混凝土结构可能面临的温差和干缩影响,结合实际的工程案例和现场试验,对混凝土的水化热温差、收缩当量温差、长期温差等问题进行大量的试验研究及理论分析.     

超长混凝土楼板收缩应力的试验研究及分析

为研究超长混凝土楼板结构的收缩应力以及梁板结构的约束系数,对某工程项目超长楼板结构进行现场试验,监测混凝土楼板应变的变化规律,以及收缩应变在监测期间的最大值.研究发现上部超长混凝土楼板结构的应变受环境温度的影响比较大,会随着环境温度的变化产生波动,应变和温度两者的变化基本是同步的.应用王铁梦的基本理论,经过反算可以得到梁板结构的约束系数,为梁板结构约束系数的取值提供依据.     

超长混凝土结构预应力设计

基于《预应力混凝土结构设计规范》(JGJ 369—2016)的编制、《预应力混凝土结构设计规程》(DGJ 08-69—2015)的修订及相关的前期研究,主要针对超长混凝土结构与预应力设计的一些重要方面进行介绍探讨:提出广义超长结构的概念,使超长混凝土结构及相关预应力设计更科学合理;超长混凝土结构中约束及其对预应力效应的影响,在超长混凝土结构及相关预应力设计中需合理考虑结构约束;超长混凝土结构施工过程的时间效应与路径效应及其影响;总结提出超长混凝土结构裂缝控制的"防"原则并将之与现已广泛提及的"抗"、"放"原则一起作为裂缝控制的原则,在实践应用中可将"抗"、"放"、"防"原则有机结合而采取综合的裂缝控制措施。     

桩基刚度对超长混凝土结构温度应力的影响北大核心CSCD

结合实际工程,介绍了超长混凝土结构考虑混凝土收缩、徐变影响下等效温差的计算方法,进行了桩基刚度的计算。建立基础无限刚和基础有限刚对比分析模型,在仅温度作用、恒载+活载+温度作用两种工况下,对超长混凝土结构温度应力分别进行了计算分析。结果表明,在考虑混凝土收缩、徐变影响时,在设定位置处基础有限刚模型计算所得的上部结构温度应力小于基础无限刚模型。考虑基础对上部结构真实的约束刚度,能够得到真实的温度应力。     

桩基刚度对超长混凝土结构温度应力的影响

结合实际工程,介绍了超长混凝土结构考虑混凝土收缩、徐变影响下等效温差的计算方法,进行了桩基刚度的计算。建立基础无限刚和基础有限刚对比分析模型,在仅温度作用、恒载+活载+温度作用两种工况下,对超长混凝土结构温度应力分别进行了计算分析。结果表明,在考虑混凝土收缩、徐变影响时,在设定位置处基础有限刚模型计算所得的上部结构温度应力小于基础无限刚模型。考虑基础对上部结构真实的约束刚度,能够得到真实的温度应力。     

超长单体建筑大块结构温度应力分析研究

为了保证超长单体结构的安全和正常使用,有效地控制结构的有害裂缝,对超长单体进行温度应力分析研究就显得很有必要。本文将混凝土收缩变形对结构的影响等效为降温温差,并通过试验和仿真相结合的方法对超长单体结构混凝土的收缩徐变进行分析。结果表明收缩应变主要发生在混凝土浇筑的两个月内,板的厚度越小,产生的收缩应变越大;结构的楼板在施工阶段会出现最大内力,但不会出现通缝,通过加大内力较大区的板厚和钢筋可以减小此影响。     

超长大体积混凝土整体基础后浇带临界浇筑长度研究

采用后浇带法实现超长大体积混凝土整体基础,可兼顾土建结构和上部电器设备设置要求,而混凝土后浇带临界浇筑长度取值是该方法的关键技术问题之一。本文采用ANSYS有限元软件建立超长大体积混凝土基础模型,分析了不同季节、入仓温度和地基约束工况下的后浇带合理浇筑长度。计算结果表明,浇筑长度对混凝土温度应力影响明显,而合理的浇筑长度选取应综合考虑入仓温度、季节和基础约束程度等因素。     

混凝土结构温差收缩效应分析计算

迄今为止,国内外尚未能给出钢筋混凝土结构温差收缩效应合理解。研究提出考虑混凝土徐变收缩时效特性,考虑地基或桩基有限约束刚度,考虑带后浇带结构生成过程的施工模拟和考虑结构施工至使用生命全过程最不利温差取值的计算钢筋混凝土结构温差收缩效应的新方法。典型算例(平面500m×100m、双向柱网10m、6层现浇钢筋混凝土框架结构)计算分析结果表明,以往分析计算方法夸大了基础约束刚度,未按结构施工构成实际情况选取所经历的最不利温度场,未考虑混凝土收缩应变的不利影响,也未考虑混凝土徐变的有利影响,放大了底部结构应力,缩小了上部结构应力。新方法揭示的结构温差收缩效应比较合理准确,对大体量钢筋混凝土建筑结构设计有重要参考价值。     

杭州奥体中心主体育场超长混凝土结构环境温差效应分析

基于杭州奥体中心主体育场扩大地下室及上部看台混凝土结构体系复杂、体型超长、受环境温差作用影响显著等问题,介绍了一套综合考虑后浇带优化设置和模型底部有限约束刚度取值及混凝土徐变、收缩效应模拟等问题、结合施工进度的合理规划及各阶段温差作用的合理取值、考虑时间效应及施工全过程的温差效应仿真分析方法。分析表明,该方法能较简便合理地探寻混凝土结构自施工开始至使用阶段环境温差效应的发展变化规律,有助于找到结构在温差作用下受力较不利或变形较大的部位或构件,进而可有针对性地提出有效的设计优化建议,并能有效地指导施工进度安排及施工控制。     

超长预应力混凝土结构收缩徐变敏感性分析

将徐变系数、收缩应变、抗压强度、预应力和环境相对湿度等混凝土材料时随特性作为随机因素,采用拉丁超立方抽样随机模拟法进行了超长预应力混凝土结构的概率分析.以一超长预应力混凝土框架结构为例,考察了10 645 d内季节性温差作用下该结构变异与混凝土材料时随特性之间的相关性.结果表明:随着时间的增长,该结构变异范围增大;预应力和混凝土抗压强度是一层端柱柱顶侧移和二层楼板第一主应力的主要影响因素,收缩模型不确定性对二层楼板第一主应力的影响也较强.     

超长混凝土结构在使用阶段温度应力下的裂缝控制

温度变化对超长混凝土结构的变形和内力存在较大的影响.结合鲁南高铁临沂北站站前广场项目,介绍了超长混凝土结构使用阶段温度应力的等效温差计算方法.利用有限元软件分析了降温温差作用下的结构内力,探讨了温度变化对超长混凝土结构的影响.根据计算结果及其结构特点,特选用缓粘结预应力技术控制温度裂缝,同时介绍了本项目其他抵抗温度应力的措施.结果表明:在使用阶段,随着结构降温温差的增大,超长结构最大温度应力呈线性增长.控制后浇带闭合时间和施加预应力是有效控制温度应力的方法.     

超长混凝土间歇法施工温度约束应力试验研究及机理分析

为研究超长混凝土结构间歇法施工中温度约束应力的作用机理,基于实际工程开展了在不同间歇时间下浇筑先浇块和后浇块混凝土时温度及应变监测试验和数据分析.研究发现超长混凝土结构中混凝土的应变和温度变化规律是同步的.间歇时间不同,造成先浇块和后浇块在同一时间段内的降温速率也不一样:当二者降温速率接近时,可认为两块体作为1个整体共同降温收缩;当二者降温速率差异较大时,两块体呈现出各自收缩的特点.研究成果可为超长混凝土结构间隙法施工提供理论依据.     

超长大体积混凝土结构早期开裂的施工控制与管理

混凝土的早期开裂问题会危及混凝土结构的力学性能,容易造成结构受力体系破坏,但目前混凝土浇筑过程中裂缝控制与管理方法的效果各不相同。基于此,对超长大体积混凝土结构采用不同裂缝控制措施进行现场监测,并比较对象结构的温度和应变发展过程。试验结果表明,在超长大体积混凝土结构中部,管道冷却法通过将管道布置在混凝土内部可以将混凝土水化热降低13℃,但超长大体积混凝土仍存在最大拉伸应变。在诱导接缝法中嵌入工字形钢板,会进一步使混凝土结构产生结构刚性突变区,且在诱导接缝处产生最大应变。而通过计算和设置合理的施工长度,交替施工法可以降低混凝土结构的内部拉应变,综合考虑温度和约束因素的影响,交替施工法是最有效控制混凝土结构早期开裂的措施。     

侧向约束对超长结构预应力施加的影响分析

超长混凝土结构施加预应力时,侧向刚度会约束梁、板构件的轴向变形,从而影响预应力在水平构件中的传递,导致轴向预应力的损失。本文分析了侧向约束对超长结构预应力施加效果的影响,并在理论分析和工程实测数据的基础上,提出了减小次内力的措施。     

混凝土收缩徐变对超长结构温度应力的影响分析

结合某工程算例,探究了混凝土收缩和徐变对结构温度应力的影响。分析结果表明,常规分析计算方法未考虑混凝土收缩的不利影响,也未考虑混凝土徐变的有利影响,在一定程度上放大了结构底部应力,也缩小了上部结构应力;应全面考虑上述因素模拟的温差效应较为合理,对大体量、超长混凝土结构有一定指导意义。     

恒丰贵阳中心超长嵌固端楼板温度应力分析与设计

恒丰贵阳中心项目结构的平面长度达414m,宽度达83～145m,尺寸超长,2层作为上部塔楼的嵌固端。详细介绍了施工阶段温差、使用阶段温差、收缩当量温差在本项目中的取值计算,以及在考虑季节温差和收缩效应共同作用下各工况的楼板温度应力分析,结果显示温度应力对超长结构的影响显著。根据温度应力分析的结果,除了对应力较大区域按照计算配筋结果进行双层双向配筋加强外,针对施工以及构造还提出了相应的技术措施以减小温差收缩效应的影响。     

超长混凝土板柱结构温度应力研究

分析温度作用、混凝土收缩徐变效应对混凝土结构的作用,在T-B法混凝土徐变计算理论的基础上,应用按龄期调整的有效模量法来计算均匀温差作用下混凝土结构温度应力。研究底部分缝对超长混凝土板柱结构温度应力的影响,提出多种底部分缝形式,分析其对季节变化引起的均匀温差作用下超长板柱结构的温度应力和温度变形的削减,建立不同长度的结构模型,对其内力和变形进行比较,得出较为合理的底部分缝形式,为超长混凝土板柱结构温度裂缝控制提供参考。     

预应力结构在某超长结构设计中的应用

结合平面尺寸为227m×148m的超长结构设计，介绍了超长结构的结构布置，指出预应力混凝土超长结构设计中应注意的一些问题，对今后超长混凝土结构设计和施工有一定参考作用。