大型水電站廠房施工期混凝土開裂機(jī)理和防裂方法研究

頡志強(qiáng) 強(qiáng) 晟 陳守開 王海波 李軍輝

(1.河海大學(xué)水利水電學(xué)院,南京 210098;2.中國水利水電第四工程局,西寧 810006)

在自由狀態(tài)下,均勻變形的混凝土并不產(chǎn)生應(yīng)力,只有當(dāng)混凝土內(nèi)部變形不一致或者變形受到外部約束時才產(chǎn)生應(yīng)力[1-2],當(dāng)應(yīng)力超過混凝土的抗拉或抗壓強(qiáng)度時,混凝土的完整性遭到破壞,產(chǎn)生裂縫[3].引起混凝土早期開裂的因素是多方面的[4-6],結(jié)構(gòu)的約束作用是其中一個不可忽視的因素[7],而不同混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部約束作用存在著差異,受到外部約束的方式也各不相同[6],這使得在不同約束條件下的混凝土結(jié)構(gòu)的受力特點和開裂過程也很不一樣[8].

目前,國內(nèi)外對于混凝土開裂問題的研究多限于僅受底部約束下的混凝土結(jié)構(gòu)[9-12],而對于底部加側(cè)向約束的混凝土結(jié)構(gòu)的開裂機(jī)理及防裂研究涉及較少.為此,本文首先對此類結(jié)構(gòu)的裂縫的成因和防裂方法進(jìn)行分析,然后依托某實際工程,利用反演辨識獲得的熱學(xué)參數(shù),對受底部和側(cè)向雙重約束下的廠房肘管段混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真預(yù)測分析.并提出了相應(yīng)的防裂方法.

1 水管冷卻混凝土非穩(wěn)定溫度場應(yīng)力場計算方法

1.1 水管冷卻非穩(wěn)定溫度場計算方法

混凝土結(jié)構(gòu)中,不穩(wěn)定溫度場T(x,y,z,t)在直角坐標(biāo)系中滿足熱傳導(dǎo)控制方程[1]

式中,T為溫度(℃);a為導(dǎo)溫系數(shù)(m2/h);θ為混凝土絕熱溫升(℃);t為時間(d);τ為齡期(d).

根椐式(1)和熱量平衡條件,可得水管沿程水溫的增量[13-14]

式中,qw、cw和ρw分別為冷卻水的流量、比熱容和密……