隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展,泵站作為水利水電工程中一種重要的水工建筑物,得到了廣泛應(yīng)用。泵站結(jié)構(gòu)中站墩、底板等部位屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu),施工期水泥水化產(chǎn)生大量的熱量,由于混凝土導(dǎo)熱性能差等因素導(dǎo)致澆筑塊內(nèi)部溫度大幅升高,常常出現(xiàn)較大的內(nèi)外溫差,最終導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生表面裂縫甚至貫穿性裂縫,進(jìn)而影響混凝土結(jié)構(gòu)的整體性與穩(wěn)定性,對工程的安全運行造成了影響。國內(nèi)外針對施工期混凝土開裂現(xiàn)象展開了許多研究,通過采取一些合理的溫控防裂措施,能夠有效地避免出現(xiàn)危害性裂縫。本文圍繞泵站底板混凝土施工期溫度控制與防治裂縫的問題,以界牌樞紐泵站工程為依托,運用有限元軟件MIDAS,對其混凝土底板施工期的溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行數(shù)值仿真模擬,同時通過對采用不同溫控措施的方案計算并對比分析,制定切實可行的施工方案。論文主要研究工作如下:(1)查閱國內(nèi)外相關(guān)的文獻(xiàn)資料,介紹防治混凝土施工期溫度裂縫的背景,總結(jié)前人對混凝土溫度場及應(yīng)力場的有限元仿真研究以及溫控防裂措施的研究工作。介紹了混凝土相關(guān)熱學(xué)性能,介紹混凝土溫度場、應(yīng)力場基本理論與有限元計算,以及水管冷卻和表面保溫等溫控防裂措施相關(guān)的計算方法。(2)在理論計算原理的指導(dǎo)下,以界牌樞紐泵站底板為研究對象,基于有限元軟件MIDAS,建立底板及地基的三維有限元網(wǎng)格模型,并確定其相關(guān)熱力學(xué)參數(shù),同時設(shè)置施工過程中的不同的澆筑方案。(3)模擬了方案1澆筑過程,得到了不采取溫控措施下混凝土底板的溫度場及應(yīng)力場分布變化情況,在此基礎(chǔ)上分析了混凝土底板開裂的可能性。其中,局部混凝土表面的早期應(yīng)力大于當(dāng)時的允許抗拉強度,早期混凝土表面將發(fā)生開裂現(xiàn)象。(4)通過模擬方案2、方案3、方案4下的施工澆筑過程,研究不同的澆筑溫度、不同參數(shù)下的水管冷卻和不同材料表面保溫的三種溫控方案,對其溫度場及應(yīng)力場對比分析,判斷各方案的溫度控制效果的優(yōu)劣,制定切實有效的施工方案。其中,采取方案2、方案3、方案4均可有效降低混凝土表面的早期應(yīng)力,但局部表面的拉應(yīng)力依舊大于允許抗拉強度,不滿足要求。最終通過綜合方案可以使混凝土表面早期應(yīng)力滿足抗裂安全性能要求。
基本信息
| 題目 | 界牌泵站底板混凝土施工期溫度控制分析研究 |
| 文獻(xiàn)類型 | 碩士論文 |
| 作者 | 陳浩 |
| 作者單位 | 揚州大學(xué) |
| 導(dǎo)師 | 許建中,周濟(jì)人 |
| 文獻(xiàn)來源 | 揚州大學(xué) |
| 發(fā)表年份 | 2020 |
| 學(xué)科分類 | 工程科技Ⅱ輯 |
| 專業(yè)分類 | 水利水電工程 |
| 分類號 | TV544 |
| 關(guān)鍵詞 | 泵站底板,有限元,溫度應(yīng)力,溫控防裂 |
| 總頁數(shù)： | 81 |
| 文件大小： | 6984K |
論文目錄
| 摘要 |
| Abstract |
| 符號說明 |
| 第一章 緒論 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 國內(nèi)外混凝土溫控防裂研究現(xiàn)狀及進(jìn)展 |
| 1.3 主要研究內(nèi)容 |
| 第二章 混凝土熱學(xué)性能及溫度應(yīng)力場計算理論 |
| 2.1 混凝土熱學(xué)相關(guān)性能 |
| 2.2 熱傳導(dǎo)條件與邊值條件 |
| 2.2.1 熱傳導(dǎo)方程 |
| 2.2.2 初始條件與邊界條件 |
| 2.3 計算溫度場的求解方法 |
| 2.3.1 穩(wěn)定場的計算理論 |
| 2.3.2 不穩(wěn)定溫度場的顯示解法 |
| 2.3.3 不穩(wěn)定溫度場的隱式解法 |
| 2.4 應(yīng)力場的有限元法 |
| 2.4.1 基本理論 |
| 2.4.2 混凝土彈性徐變溫度應(yīng)力場分析 |
| 2.5 水管冷卻的有限元法 |
| 2.5.1 水管冷卻溫度場直接解法 |
| 2.5.2 水管冷卻溫度場與應(yīng)力場的等效解法 |
| 2.6 混凝土表面保溫計算方法 |
| 2.6.1 等效表面散熱系數(shù)法 |
| 2.6.2 等效厚度法 |
| 2.7 本章小結(jié) |
| 第三章 有限元模型建立與參數(shù)設(shè)定 |
| 3.1 有限元軟件介紹 |
| 3.2 有限元模型 |
| 3.2.1 工程背景 |
| 3.2.2 氣候溫度 |
| 3.2.3 模型的建立 |
| 3.2.4 計算參數(shù)的確立 |
| 3.2.5 模擬基本設(shè)定 |
| 3.2.6 澆筑施工方案 |
| 3.2.7 溫度裂縫的預(yù)測 |
| 3.3 本章小結(jié) |
| 第四章 界牌泵站底板溫度場和應(yīng)力場分析 |
| 4.1 泵站特征點選取 |
| 4.2 溫度場分析 |
| 4.3 應(yīng)力場分析 |
| 4.4 抗裂能力分析 |
| 4.5 本章小結(jié) |
| 第五章 泵站底板混凝土溫度控制方案的計算分析 |
| 5.1 不同澆筑溫度下的溫控措施的計算分析 |
| 5.2 不同參數(shù)下通水冷卻溫控措施的計算分析 |
| 5.2.1 冷卻水管間距的確定 |
| 5.2.2 冷卻水管通水流量的確定 |
| 5.2.3 冷卻水管通水時長的影響 |
| 5.2.4 通水冷卻最優(yōu)方案的計算分析 |
| 5.3 不同保溫材料下底板表面保溫措施的計算分析 |
| 5.4 綜合方案的計算分析 |
| 5.5 本章小結(jié) |
| 第六章 總結(jié)與展望 |
| 6.1 總結(jié) |
| 6.2 展望 |
| 參考文獻(xiàn) |
| 致謝 |
| 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果 |
參考文獻(xiàn)
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