水工混凝土溫控和濕控防裂方法研究.pdf

1、本文主要就混凝土的水化溫升模型、考慮損傷的溫度及應力計算模型、混凝土濕度及干縮應力宏觀、細觀基本理論及模型、水管冷卻計算方法以及與溫度、濕度參數相關的試驗等幾個與實際工程緊密相關的問題進行了較為系統的研究，主要內容和成果如下： （1）系統地回顧和闡述了混凝土溫控及仿真計算、濕度場與干縮應力以及細觀損傷力學等方面的發(fā)展及研究現狀，指出了在這些領域仍然存在及尚待解決的問題，并提出了解這些問題的一些較為實用先進的思路和方法。

2、（2）引入考慮自身溫度歷程影響的水化放熱理論新模型及考慮損傷影響的混凝土應力場仿真計算理論，認為傳統的粘彈性溫度、徐變應力場仿真計算中，除了溫度計算時需要考慮混凝土的溫變、時變特性外，在應力計算中還需考慮各種外荷載導致損傷作用的影響。 （3）實現了不同材質水管內邊界分別被視為第一類和第三類邊界時的水管冷卻計算程序，反演得出了周公宅拱壩塑料質PE水管邊界被視為第三類邊界時的“等效表面散熱系數”，明確了“等效表面散熱系數”與水管通水

3、流量之間的相互關系，并對比分析了塑料質水管與鐵管之間冷卻效果的差異，從中獲取了一些具有實際應用價值的結論和建議。 （4）分別從宏觀和細觀的角度實現了混凝土三維非線性、非穩(wěn)定濕度及干縮應力場的仿真計算。在宏觀計算理論中，認為高性能混凝土濕度及干縮應力計算時應考慮內部自干燥作用的影響；細觀研究方面，混凝土被視為由骨料及砂漿組成的多相復合材料，研究混凝土濕度擴散及干縮特性時，必須考慮骨料與砂漿材料特性差異以及應力導致的損傷影響，最后實

4、現了細觀層次上混凝土濕度、干縮變形及干縮應力場與損傷場的耦合計算。 （5）引入改進加速遺傳算法，對混凝土多參數反問題進行了反演計算識別。提出采用多重指數與雙曲線的組合模型對混凝土的水化放熱過程進行擬合，幾個室內及實際工程反演計算結果表明，溫度計算值與實測結果非常吻合。 （6）采用混凝土水管冷卻三維非線性非穩(wěn)定溫度和應力的精細算法，對周公宅拱壩7＃（岸坡壩段）和12＃（河床壩段）兩個典型壩段的水管冷卻效果進行了仿真計算分析

5、，提出了“變溫冷卻方案”以適用不同季節(jié)溫控防裂的需要，總結了一套針對拱壩兩類典型壩段行之有效的溫控防裂方案，研究成果已經應用于指導該壩混凝土后期壩體的水管冷卻布置和冷卻方法與過程，且取得很好效果。 （7）采用現場試驗與理論研究相結合的思路，對平原地區(qū)典型水工薄壁混凝土結構姜唐湖退水閘和曹娥江大閘兩工程施工期混凝土的溫度和應力進行了仿真計算。深入分析了此類“倒丁字形”混凝土結構出現“棗核形”裂縫的開裂機理，提出“表面保溫＋內部降溫