配筋控制大體積混凝土溫度裂縫研究.pdf

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1、第11卷第70期2010年1月建筇建皿裝飾BuildingMaterialsandDecorationsV01．11．N()70January，2010文章編號(hào)：1674-3024(2010)01-0098-03配筋控制大體積混凝林勝團(tuán)土溫度裂縫研究(陽(yáng)春市第二建筑工程公司，廣東陽(yáng)春529600)1配筋對(duì)大體積混凝土溫度裂縫的影響大體混凝土板中的裂縫最常見的是由于在溫度差的作用下，混凝土的收縮變形受到約束引發(fā)的收縮裂縫。只要通過(guò)相應(yīng)的措施使裂縫受到控制、如控制在0．2～0．3ram以內(nèi)，則在一般情況下

2、就無(wú)損于混凝土結(jié)構(gòu)的使用功能、耐久性以及外觀，但必須避免出現(xiàn)未控制的裂縫(如超過(guò)0．5mm的寬縫)。對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)可以通過(guò)配置鋼筋以控制裂縫寬度，使其分散、微細(xì)到難以看見的程度或不超過(guò)可容許的寬度。1．1配筋混凝土的開裂機(jī)理配筋是控制大體積混凝土裂縫的重要手段之一，對(duì)于由溫度荷載引起的裂縫(縫寬)主要依靠配筋控制。當(dāng)大體積混凝土板的四周受到約束時(shí)，而結(jié)構(gòu)因?yàn)闇囟炔钭饔檬湛s，這時(shí)大體積混凝土板內(nèi)將產(chǎn)生拉應(yīng)力仉，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度廠，行將開裂時(shí)，無(wú)筋混凝土結(jié)構(gòu)是一裂就斷，退出承受拉伸，就產(chǎn)生一

3、條寬裂縫；有鋼筋時(shí)，混凝土(鋼筋配在截面中心)的情況不同，剛一開裂；鋼筋就承擔(dān)起原由混凝土開裂面所負(fù)擔(dān)的拉力并限制了裂縫寬度∞。的開展，于是在混凝土的其它較弱斷面引發(fā)出其它的新裂縫，直到O"t小于．廠，。就是說(shuō)，配筋雖然不能阻止裂縫出現(xiàn)，但可以把無(wú)筋混凝土?xí)r的單個(gè)寬裂縫∞分散成許多條細(xì)微裂縫(∞．，忱，∞3?)；鋼筋拉應(yīng)力O's或拉伸應(yīng)變(8s．=O"s／E,)愈小，意味著裂縫寬度tOi愈小，裂縫條數(shù)n愈多，裂縫間距愈近?？刂婆浣钪饕峭ㄟ^(guò)限制混凝土拉應(yīng)力以將混凝土收縮變形裂縫寬度控制在可容許的程度以

4、內(nèi)。1．2配筋對(duì)混凝土極限拉伸的影響關(guān)于配筋影響混凝土極限拉伸的這一問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)外～直有爭(zhēng)議。有的觀點(diǎn)認(rèn)為，配筋不會(huì)影響混凝土的極限拉伸；有的觀點(diǎn)認(rèn)為，配筋可以提高混凝土的極限拉伸。但有一個(gè)共同點(diǎn)，就是鋼筋能控制裂縫的擴(kuò)展，減小裂縫的寬度。由于混凝土是非均質(zhì)材料，在它受到受拉力作用時(shí)，截面中各點(diǎn)受力并不是均勻的，而是在截面處出現(xiàn)大量不規(guī)則的應(yīng)力集中點(diǎn)，這些點(diǎn)的應(yīng)力會(huì)先達(dá)到抗拉強(qiáng)度極限，從而引起混凝土局部塑性變形，如果混凝土中沒有配筋，混凝土繼續(xù)受力，使得應(yīng)力集中處出現(xiàn)裂縫。如果采取適當(dāng)配筋，鋼筋會(huì)對(duì)混

5、凝土產(chǎn)生約束作用，控制塑性變形，從而分擔(dān)混凝土的內(nèi)應(yīng)力，延緩裂縫的出現(xiàn)時(shí)間，相當(dāng)于提高了混凝土的極限拉伸。大量工程實(shí)踐證明了通過(guò)適當(dāng)配筋能夠提高混凝土的極限拉伸這一觀點(diǎn)，要注意的是適當(dāng)二字。采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造配筋措施來(lái)控制溫度收縮裂縫。2鋼筋混凝土模擬在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)在土木工程中，鋼筋混凝土是應(yīng)用最多且最為廣泛的結(jié)構(gòu)材料。但是，由于混凝土材料性能的高度離散性，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，是否能夠準(zhǔn)確模擬該材料的性能成為有限單元法的關(guān)鍵問(wèn)題。在利用有限單元法分析鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)過(guò)程中，存在以下一些主要問(wèn)題：(

6、1)混凝土材料的非線性性能，即建立合理的混凝土材料屈服模型、流動(dòng)模型和破壞模型。(2)同時(shí)考慮多種非線性(幾何非線性、材料非線性以及狀態(tài)非線性)時(shí)，數(shù)值分析方法的收斂性。(3)對(duì)于鋼筋和混凝土這種組合結(jié)構(gòu)，材料在接近極限狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)生粘結(jié)滑移現(xiàn)象，用有限元分析很難準(zhǔn)確模擬這種現(xiàn)象。ANSYS模擬混凝土的功能在逐漸增強(qiáng)，主要表現(xiàn)為ANSYS的非線性計(jì)算能力的增強(qiáng)和混凝土單元特性的增強(qiáng)，雖然目前ANSYS模擬鋼筋混凝土受力的功能還不是很完美，相比而言，ANSYS的第1期林勝團(tuán)：配筋控制大體積混凝土的溫度裂

7、縫的研究非線性程序的混凝土非線性處理能力較強(qiáng)。經(jīng)驗(yàn)表明，如果結(jié)構(gòu)構(gòu)成不是很復(fù)雜，構(gòu)件受力比較單一的情況下，使用ANSYS對(duì)混凝土進(jìn)行計(jì)算分析，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不大，這說(shuō)明，用ANSYS對(duì)混凝土進(jìn)行計(jì)算仿真分析，其結(jié)果的可靠性在不斷的提高。3不同配筋率計(jì)算在大體積混凝土底板中配置鋼筋對(duì)混凝土抗裂是有利的，為了說(shuō)明這一問(wèn)題，將用ANSYS有限元軟件進(jìn)行對(duì)比分析。在這里假設(shè)底板的尺寸為100m(x方向)x50m(Y方向)x3m(Z方向)，大體積混凝土板底部采用三向約束，整體降溫20℃，采用分布式建模方式

8、，分別模擬大體積混凝土底板不配置鋼筋和沿x，Y雙向配置鋼筋，配筋率都為0．1％的兩種情況。計(jì)算結(jié)果分析n=0％，pF0％px=O．1％，p產(chǎn)0．1％圖1不配筋和雙向配筋率為0．1的S1云圖從兩種不同情況下的應(yīng)力云圖可以看出，當(dāng)不配置鋼筋時(shí)應(yīng)力相對(duì)集中，而且最大應(yīng)力值達(dá)到6．539MP，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出混凝土的抗拉強(qiáng)度值3MP，這說(shuō)明混凝土必定沿應(yīng)力較大處出現(xiàn)較寬裂縫，而雙向配置鋼筋時(shí)應(yīng)力相對(duì)分散，最大應(yīng)力值為2．3415MP，并未達(dá)到混凝土開裂值3MP，說(shuō)明混凝