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分层浇筑的混凝土或在原有混凝土上浇筑的混凝土,由于后浇混凝土的收缩受到原有混凝土的约束,当叠合面上产生的拉应力、剪应力超过混凝土当龄期抗拉强度或抗剪强度,叠合面即出现裂缝,使结构的可靠性降低。由于不能较为准确地把握在混凝土收缩作用下叠合面应力的时变规律,叠合面混凝土时变收缩应力计算方法的不完备,现行规范中叠合面混凝土应力计算内容的缺失,工程中常见具有一定时间间隔的分层浇筑混凝土叠合面出现裂缝的情况。
研究后浇混凝土收缩在叠合面上产生的时变应力规律,是混凝土结构安全性和耐久性基础研究的重要课题,对于完善结构设计、实施裂缝预防和控制、保证结构的承载力和耐久性,具有重要的理论和工程意义。本文探讨了混凝土收缩机理,研究了先浇混凝土对后浇混凝土的约束作用以及先、后浇混凝土的粘结、破坏机理。作出了有限元分析基本假定,采用增量法理论,应用ANSYS有限元软件对混凝土叠合面应力进行时变仿真分析。
分析过程中,首先采用已有试验数据及工程实例验证有限元分析计算假定及模型基本合理,进而对各种参数下叠合面混凝土时变收缩应力进行仿真分析,探讨叠合面混凝土时变收缩应力的变化规律,得出应力与混凝土强度、龄期及构件尺寸的关系,提出叠合面混凝土时变收缩应力的计算公式及开裂时间的预测公式。应力公式经三个不同类型的工程验证,可供裂缝控制参考。本文研究成果及方法,具有实用参考价值。最后,提出该领域尚待继续研究的问题。