大体积混凝土锚碇温度应力特征分析①-铁道科学与工程学报-免费论文.PDF

第 １３卷　第 ３期 铁道科学与工程学报 Ｖｏｌｕｍｅ１３　Ｎｕｍｂｅｒ３ ２０１６年３月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｉｌｗａｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｒｃｈ２０１６ ① 大体积混凝土锚碇温度应力特征分析 王军玺，吴伟雄，李琼，李兴田，杨治国 （兰州交通大学土木工程学院，甘肃 兰州７３００７０） 摘　要：针对大体积混凝土锚碇施工期温度控制比较困难的问题，基于瞬态温度场和温度应力场有限元仿真计算理论，依 托非线性有限元程序ＡＮＳＹＳ，从某大桥大体积混凝土锚碇分层浇筑动态施工过程的实际环境出发，对其施工期和运行期的 温度应力进行仿真计算，分析锚碇的温度应力特征。计算中考虑外界气温的周期变化、太阳辐射、水化生热、浇筑温度、分 层厚度、边界条件变化、分层浇筑动态施工过程及混凝土徐变和弹性模量变化等因素。计算结果给出了大体积混凝土锚碇 特征点温度应力变化曲线以及温度应力场的分布和变化规律等。研究结果表明：施工期，节点温度应力呈压应力升高和降 低相互交替出现态势，基础约束范围内的边缘点会出现拉应力，施工结束后，节点温度应力进入呈简谐变化状态，且变化幅 值外部大于内部，此后，随着水化热的逐渐散失，加之混凝土徐变的影响，最大温度应力逐渐减小；锚碇内部一般表现为压 应力，表面拉应力值相对较大，而早期混凝土抗拉强度小，故锚碇外侧表面有可能出现早期表面裂缝；锚碇顶部混凝土体积 相对较小，受环境温度的影响，其侧表面拉应力值相对较大，但未超过抗拉强度；建基面以上基础约束范围内及每一间歇层 面，都会出现了拉应力，在设计和施工过程中应值得注意。 关键词：锚碇；温度应力；有限元法；大体积混凝土 ＋ ＋ 中图分类号：Ｕ４４１．５；Ｕ４４８．１２２；ＴＵ５２８．１　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１６７２－７０２９（２０１６）０３－０４５４－０９ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓｅｓｏｆｍａｓｓｉｖｅｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｃｈｏｒ－ｍｏｕｎｄ ＷＡＮＧＪｕｎｘｉ，ＷＵＷｅｉｘｉｏｎｇ，ＬＩＱｉｏｎｇ，ＬＩＸｉｎｔｉａｎ，ＹＡＮＧＺｈｉｇｕｏ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｄｙｎａｍｉｃｓｔａｔｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｉｎｌａｙｅｒｓｏｆｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ ｏｆｍａｓｓｉｖｅｃｏｎｃｒｅｔｅｉｎａｎｃｈｏｒ－ｍｏｕｎｄｏｆｓｏｍｅｂｒｉｄｇｅａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｈｅａｔｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｉｎｉｔｅ －ｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｍａｓｓｉｖｅｃｏｎｃｒｅｔｅｗａｓｓｉｍ ｕｌａｔｅｄｏｎＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅｃｏｎｓｉｄｅｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｐｅｒｉｏｄｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎ， ｈｅａｔｏｆｈｙｄｒａｔｉｏｎｏｆｃｅｍｅｎｔ，ｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｌａｙｅｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈｔｉｍｅ，ｄｙｎａｍｉｃｓｔａｔｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｉｎｌａｙｅｒｓ．Ｃｕｒｖｅｓｏｆｔｉｍｅ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐｏｉｎｔｓ ａｎｄｃ