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墩柱根部混凝土竖向裂缝分析 1．1m以上的混凝土结构，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。 由于大体积混凝土的截面尺寸较大，在混凝土硬化期间水泥水化过程中所释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩，以及外界约束条件的共同作用，而产生的温度应力和收缩应力，是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。 1．1温度应力 大体积混凝土基础温度变形的约束有两种:一种是来自地基或已硬化的混凝土垫层的外约束;另一种是混凝土块体本身的内约束。外约束是使混凝土产生深层裂缝的原因,内约束是使混凝土产生表面裂缝的原因。升温阶段,混凝土内部温度显著升高,而表面散热较快,形成较大的内外温差。内部产生压应力,而表面产生拉应力,混凝土表层收缩受内层的约束,如温差过大则易在混凝土表面产生裂缝。降温阶段,混凝土内部逐渐散热冷却产生收缩,由于受基底或已硬化垫层底约束,接触处将产生很大的拉应力,若其拉应力超过同期混凝土极限抗拉强度,混凝土便先从基础底面接触处开始产生裂缝。随着温度应力增大裂缝向上延伸,有的甚至会贯穿整体基础,破坏结构整体性。 1．2干缩应力 混凝土的硬化过程常常伴随着其体积的变化。最大的变化是当混凝土在大气中或湿度不足的介质中硬化时所产生的体积减小，这种变形被称为混凝土的收缩。 混凝土干燥过快将引起不均匀的过大的收缩,从而导致收缩裂缝。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝2．2米高的墩身进行水化热的模型分析。 模型具体尺寸如下图(单位㎝)： 2．13.0×104MPa；标准抗压强度为20.1MPa；标准抗拉强度为1.39MPa；泊松比0.167；线膨胀系数1.0×10-5；容重25KN/m3；比热为1046 J /kg·℃ 墩身用C40砼：弹性模量3.25×104MPa；标准抗压强度为26.8MPa；标准抗拉强度为1.65MPa；泊松比0.167；线膨胀系数1.0×10-5；容重25KN/m3；比热为970J /kg·℃ （比热和导热系数一般公式得出：比热ｃ＝；热传导率＝ Q——通过试件的热量（J）；a——试件的厚度；A——试件的面积；T1-T2——试件的温度差；m——材料的质量；t——时间。1kcal＝4184 J） 钢模板的热传导率（导热系数）为2.3kcal/m·hr·℃。 2．2T1＝T0＋Tmax·ζ T1——混凝土中心温度(℃)；T0——混凝土浇筑温度(℃)；ζ——不同浇筑厚度的散热影响系数。 混凝土浇筑温度的计算公式为: Ｔ0c－(Tp＋Tc) (A1＋A2＋A3＋…＋An) 式中Tc——混凝土拌合温度（℃）； Tp——混凝土浇筑时的室外温度（℃）； A1＋A2＋A3＋…＋An——温度损失系数。 Ｔ0２mζ＝0.6；承台厚度４m取ζ＝0.7 混凝土最高绝热温升：Tmax＝WQ0/cγ： 式中W——每m3混凝土的水泥用量 (kg/m3)； Q0——每公斤水泥28d的累计水化热； c——混凝土比热(kg·℃)； γ——混凝土密度kg/m3。 上述数据应从实验资料中得出：承台W＝360kg/m3、Q0＝334×103J/kg、c＝970 J/(kg·℃) 、γ＝2400 kg/m3；墩身W＝400kg/m3、Q0＝450×103J/kg、c＝1046 J/(kg·℃)、 γ＝2500 kg/m3。 混凝土最高绝热温升估算： 承台：Tmax＝360×344×103/（970×2500）＝51.1℃ 墩身：Tmax＝400×400×103/（1046×2500）＝61.2℃ 中心温度估算： 承台T1＝20＋0.7×51.1＝55.77℃ 墩身T1＝20＋0.6×61.2＝56.72℃ 。 3．有限元模型的分析 用Midas软件对该模型进行水化热分析。由于实际模型混凝土是配有Ⅱ级钢筋的，提高了其抗拉强度。该模型主要是对素混凝土进行有限元分析，通过浇筑承台和墩身时间隔的不同龄期来比较分析对墩身裂缝的影响。确定两个不同的工况：第一种工况浇注承台后3天，开始浇注墩身；第二种工况是浇筑完承台7天后，开始浇筑墩身。 3．13．3．20℃，对流系数函数也为常数为12 kcal/m2·hr·℃。将定义的环境温度和对流边界条件赋予与大气接触的混凝土表面。 温度场的定义： 放热函数描述的是水化过程的放热状态，可以用公式T(t)＝0（1-e-mt）来表示： 式中：T0——最大决热温升；m——导温系数；t——时间；T(t)——t时刻的温度 如图所示： 放热函数赋予所对应的混凝土。 3． 8