超长地下室混凝土外墙裂缝机理分析与控制研究

论文摘要

随着我国经济增长,在城市内“建筑用地紧张”和“停车难”等问题日益突出,因此人们更大规模地开发地下空间,超长混凝土结构地下室应运而尘。但墙体开裂问题也日益突出。墙体开裂后,不但有损外观,而且影响结构的耐久性,并有可能引起渗漏,使经济和社会效益损失严重,但至今没有普遍适用的理论和规范条款指导工程,故本课题的研究具有较大的工程意义及现实意义。早期混凝土墙体开裂主要是由非荷载因素(收缩等)引起的。本文首先分析了混凝土的收缩机理及影响因素,在工程计算中,一般将求得的收缩值换算成当量温差;然后以贵阳世纪城F组团——地下车库的超长地下室混凝土外墙为研究背景,运用大型有限元分析软件ANSYS9.0对此70m外墙在9种不同工况时的收缩应力进行分析,得到了一些对工程有益的结论;之后分析了考虑外荷载(土压力)作用下该墙体的受力特点以及对前面研究的收缩应力的影响。结合以上分析,总结了裂缝控制措施,由于地下室产生裂缝的复杂性、易变性、难预见性,因而,在运用传统的“抗”、“放”、“防”原则进行控制时,也要进行动态的裂缝控制。通过上述研究工作,本文从设计、施工、材料和混凝土的配合比等方面提出了控制超长地下室混凝土外墙裂缝的有效建议。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的意义
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 早期混凝土开裂的机理及收缩当量温差计算
• 2.1 裂缝的分类
• 2.2 早期混凝土开裂的机理
• 2.2.1 混凝土的收缩变形
• 2.2.2 混凝土的温差
• 2.2.3 混凝土的约束
• 2.2.4 混凝土的徐变变形
• 2.2.5 早期混凝土的开裂机理
• 2.3 超长混凝土结构收缩当量温差计算分析
• 2.3.1 超长混凝土结构收缩的计算
• 2.3.2 混凝土温度线膨胀系数的取值
• 2.4 小结
• 第三章 地下室外墙收缩应力分析
• 3.1 有限元计算理论
• 3.1.1 有限元法简介
• 3.1.2 有限元方法分析基本过程
• 3.1.3 有限元模型
• 3.1.4 ANSYS中的SOLID45单元、SOLID65单元及Link8单元
• 3.2 地下室外墙收缩应力分析
• 3.2.1 收缩当量温差的计算
• 3.2.2 材料的基本参数
• 3.2.3 地下室外墙收缩应力分析（运用ANSYS9.0软件）
• 3.3 小结
• 第四章 地下室外墙应力场理论及土压力作用下应力分析
• 4.1 混凝土的力学性质
• 4.1.1 混凝土的抗压强度
• 4.1.2 混凝土的轴心抗拉强度
• 4.1.3 混凝土的弹性模量
• 4.2 混凝土墙体应力场分析
• 4.2.1 计算原理
• 4.2.2 徐变应力及收缩应力的基本方程
• 4.2.3 收缩徐变应力的有限单元解法
• 4.3 土压力作用下的应力分析
• 4.3.1 挡土墙土压力的计算
• 4.3.2 地下室外墙在土压力作用下的应力分析
• 4.4 小结
• 第五章 地下室外墙非荷载裂缝控制措施讨论
• 5.1 “抗”的原则
• 5.1.1 构造配筋控制墙体裂缝
• 5.1.2 纤维增强控制墙体裂缝
• 5.2 “放”的原则—设置后浇带控制墙体裂缝
• 5.3 “防”的原则
• 5.3.1 优化混凝土配合比
• 5.3.2 微膨胀混凝土（补偿收缩混凝土）
• 5.3.3 施加预应力钢筋
• 5.3.4 加强养护
• 5.4 动态裂缝控制—概念裂缝控制
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一：攻读硕士学位期间发表的论文