大体积混凝土结构温度荷载下的细观损伤分析.pdfVIP

第 卷第 期 河 海 大 学 学 报 $( . :? *$( 5 *. 年 月 $### 23,45-6 37 838-9 ,59:;49+= 2@? *$### 大体积混凝土结构温度荷载下的细观损伤分析 王振波，徐道远，朱杰江 （河海大学土木工程学院，江苏 南京 $!##(） 摘要：从细观力学和断裂力学的角度分析了混凝土材料中骨料和水泥砂浆界面上变温引起的开裂 损伤，给出了裂缝随温度变化的扩展规律，将损伤变量表达为温度的函数，从而为计算大体积混凝 土结构施工期由于变温而造成的损伤提供了理论基础 研究结果表明常温下的变温荷载亦会引起 * 混凝土材料力学性能的变化* 关键词：大体积混凝土；温度荷载；损伤；裂缝；弹性模量 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （ ） +,’!$ - !### !(# $### #. ##! #. ! ! ! 混凝土作为当今最主要的结构工程材料之一，在各个工程领域得到越来越广泛的应用 随着高层、超高 ! 层建筑结构，地下建筑结构，核电站的建设以及码头、公路、桥梁等基础设施建设的发展，大体积混凝土结构 中由于温度而引起的裂缝问题也日益受到水利、土木等工程界人士的重视 目前，人们对机械荷载下混凝土 ! 结构的工作性态及其开裂问题的研究较为透彻，对宏观状态下混凝土结构的温度场及温度应力问题的研究 也取得了丰硕的成果! 但在温度因素作用下，特别是大体积混凝土结构施工期由于水化热温升而引起的结构 损伤分析与研究，国内外还很罕见 本文从细观力学和断裂力学角度出发，分析了温变过程中，混凝土材料骨 ! 料与水泥砂浆界面上的温度应力以及界面裂纹的萌生和扩展问题，考虑了材料的强度和弹性模量均随龄期 变化的情况，给出了裂纹随温度变化的扩展规律，即把裂纹的长度表达为温度的函数，损伤量也表达为随温 度变化的函数! 研究结果表明，温升同样会造成混凝土的开裂损伤，温升在水泥砂浆体内产生压应力，但在骨 料和水泥砂浆界面上将产生有害的拉应力 此结论对于计算混凝土结构，尤其是大体积混凝土结构施工期及 ! 运行期的温度应力是有参考价值的! ! 变温下界面上的应力分析 混凝土是一种复合材料，它是由骨料和水泥砂浆等胶结而成的，一般来说，骨料与砂浆具有不同的热学 参数，即它们的热膨胀系数是不相同的 骨料的热膨胀系数通常取在 0 % ，混凝土的热膨胀系数通 ! # ! / !# 1 常取为 0 % 不同类型骨料混凝土的热传导系数亦不同 为了确 ! / !# 1 ! ! 定具有不同热膨胀系数的骨料和砂浆混合而成的混凝土由于温度的变 化而在界面上产生的应力，假设骨料是埋入处于硬化过程中的水泥砂浆 中，且骨料被水泥砂浆所包围，在浇筑后水泥砂浆是随时