昌马灌区现浇混凝土衬砌温度裂缝数值模拟分析

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混凝土劈裂实验及裂纹开展过程的数值模拟

抗拉强度 ft / MPa Tensile st rengt h
张开剪切传递系数 Opening shear t ransmit factor
闭合剪切传递系数 Closing shear t ransmit factor
C30
30000
0. 20
20. 1
2. 01
0. 3
0. 92
C50
35000
总用水量/ ( kg ·m - 3) Water Content
减水剂 Sup e rpla st icize r
A
0. 4
518
0
588
1087
207
0
B
0. 32
400
106
690
1050
160
1. 5 %
劈裂试验参照国家标准 ( GBJ 81285) 进行 ,以 3 mm厚胶合板垫于试件受压点与实验机压头之间 , 以防止实验机压头与试件线接触使试件局部承受过高的压力 ,如图 1 所示。劈裂横向位移Δ 以引伸计测量 ,将夹式引伸计的刀口插入粘贴于试件表面的钢块之间 ,如图 2 ,引伸计的测量精度为 1 μm ,按照测得位移 Δ 可进一步计算裂纹张开位移 COD (Crack opening displacement ) ,试验过程中采用位移控制加载进程。氯离子渗透试验采用 N EL 饱盐电导率渗透试验方法 ,用以测定氯离子扩散系数 D 。
组别 Gro up
水胶比 Water and binder ratio
水泥/ ( kg ·m - 3)
Cement
Ⅱ级粉煤灰/ ( kg ·m - 3) Ⅱclass fly ash

水库大坝混凝土浇筑温度控制措施及其监测工作探讨

水库大坝混凝土浇筑温度控制措施及其监测工作探讨
张玉霞
（甘肃省疏勒河管理局昌马灌区管理处玉门镇７５１）３２１
【摘要】广西乐滩水电站大坝坝高１０２为混凝土重力坝；３．ｍ，在大坝主体施工中为了避免混凝土硬化过程中出
现温度裂缝，程施工的技术人员对该大坝温度裂缝控制进行了分析研究，用了多种方式对大坝浇筑之前混凝工使
内。同样，在第二阶段冷却时，同时冷却同一浇筑层的
上下两段和同一接缝处的左右坝段，注意坝体浇筑结束后的混凝土与冷却水之间温差不能大于２ ℃ ，５从而
避免坝体两端之间出现较大温差。最后，有几方面还值得注意的事项：开始通水２ｈ后应当更换一次水在４
【关键词】水库大坝浇筑温度
控制监测
１水库大坝项目概况本文以广西乐滩水电站为例进行阐述，该水库大坝主体为混凝土重力坝，由混凝土重力坝、消力池、坝顶溢流表孔、电机房等组成，电机组总装机容量发发６０Ｗ。水库大坝具体参数：高１０２正常蓄水０Ｍ坝３．ｍ；
混凝土表面养护也是一项非常重要的工作。通过对其
表面进行养护，才能提高混凝土的抗裂性能。在每年５～０月，１气温较高的季节进行混凝土浇筑作业时，在
完成浇筑１ｈ以后，对混凝土表面进行洒水养护。２应
・
ａ．在浇筑的混凝土中预先安置电阻式温度计或者热电偶等温度传感器，目的是随时监测混凝土的温度变化。（下转第２６页）

灌区混凝土预制块衬砌渠道冻胀破坏探讨

３防治措施及建议
此，０６年小昌马河灌区支渠工程被甘肃省水利厅列入灌２０区续建配套与节水改造项目，工程投资４４１７．８万元，新建、
改建支渠１０条２．ｍ。３５ｋ６
３１优化设计，．提高混凝土预制块衬砌渠道的防冻能力（）渠道断面型式和衬砌材料的选择１玉门市小昌马灌区已衬砌的渠道都采用梯形断面，防但冻能力差，渠道冻胀严重。了提高渠道自身的防冻能力，为续建配套与节水改造项目在设计中采用了整体性好，占地少，
抗冻胀能力强的弧形底梯形断面。在衬砌材料的选择上，选
为了解决渠道冻胀问题，分析渠道冻胀破坏的原因，采取有效的措施，对保证渠道的正常运行，减少工程投资和维修养护的费用意义重大。
２渠道冻胀破坏原因分析
择了预制混凝土衬砌和细粒混凝土砌石衬砌两种方案进行技术经济比较。经综合比较分析，预制混凝土衬砌方案优于浆砌石衬砌方案。经过技术方案比选，工程项目支渠工程设计采用弧形底梯形断面，预制混凝土衬砌方案，弧形渠底、渠坡衬砌厚度均为６ｅｍ。材料设计混凝土强度等级为１５抗２，１
冻等级为Ｆ０。ｌｏ
２１气温低下，．基土冻融变化，坏混凝土预制块防渗体破由于灌区没有调蓄水利工程设施，秋冬灌溉面积大，每年１月中旬才能停水。１渠道输水时，渗入土层的回归水没有及时排走，在负温情况下土壤水冻结而土体膨胀，刚性衬使砌体开裂、隆起；在春季消融时，土体失去强度，使衬砌体塌陷或滑动。衬砌体开裂、隆起、塌陷和滑动的结果，直接影响着土层上部渠道的稳定性，导致基土上渠道受到不同程度的

混凝土开裂的数值模拟分析

2008 年第 4 期桂林航天工业高等专科学校学报 J OU RNAL O F GU IL IN COLL EGE O F A EROSPACE TEC HNOL O GY 学术苑 ( 总第 52 期)
混凝土开裂的数值模拟分析
黄志强韦宜长
( 桂林工学院土木工程系 ,广西桂林 541004)
2008 年第 4 期桂林航天工业高等专科学校学报 J OU RNAL O F GU IL IN COLL EGE O F A EROSPACE TEC HNOL O GY 黄志强韦宜长/ 文 ( 总第 52 期)
(1 - v) v v 0 0 0 v (1 - v) v 0 0 0 v v (1 - v) 0 0 0 0 0 0 (1 - 2v) 2 0 0 0 0 0 0 (1 - 2v) 2 0 0 0 0 0 0 (1 - 2v) 2 [ Kc ] =
抗拉强度为 ft = 3. 1125 MPa ,泊松比 = 0. 2 ,裂缝张开传递系数为 0. 35 ,裂缝闭合传递系数为 1 ,关闭压碎开关。钢筋为双线性随动硬化材料 ,屈服应力 360MPa ,钢筋弹性模量 ES = 210 GPa ,泊松比 = 0. 25 ,硬化斜率为 20000 ,配筋率为 0. 01 。试件简化模型如图 2 所示。
- Parger 屈服面模型来模拟 ,假设混凝土在开裂和压碎之
前 ,塑性变形已经完成 [2 ] 。基于以上假设 ,在计算过程中将钢筋和混凝土作为不同的单元来处理 ,即钢筋和混凝土各自被划分为足够小的单元 ,两者的刚度矩阵分开求解。考虑到钢筋是一种细长材料 ,通常可忽略其横向抗剪强度 ,因此可将钢筋作为线单元处理。钢筋与混凝土之间可以插入粘性单元来模拟钢筋和混凝土之间的粘结和滑移。当外荷载作用较小 ,混凝土内部应力在弹性范围内时 , 采用线性理论。模型单元中应力应变关系的总刚度矩阵表达式为 :

混凝土的施工温度与裂缝范文（二篇）

混凝土的施工温度与裂缝范文混凝土作为一种常见的建筑材料，广泛应用于各种建筑工程中。

在混凝土的施工过程中，温度是一个重要的因素，对混凝土的性能和质量有着关键性的影响。

不同的施工温度可能导致混凝土产生裂缝，从而影响到工程的安全和可靠性。

因此，混凝土的施工温度与裂缝问题一直备受关注。

混凝土的施工温度指的是混凝土在浇注过程中的温度，这个温度受到环境温度、混凝土配合比、水胶比、外加剂等多个因素的影响。

在混凝土浇注过程中，温度的控制非常重要。

过高或过低的温度都会导致混凝土出现问题，如开裂、变形等。

首先，混凝土在过高温度下施工容易出现开裂。

当环境温度过高时，混凝土的凝结过程会加快，使得水分迅速蒸发，而混凝土的内部仍未充分凝结。

这种失衡的凝结过程会导致混凝土表面与内部温度差异较大，进而引发开裂现象。

此外，高温施工还会引起混凝土的体积变化，从而导致混凝土变形，并可能对工程结构的整体稳定性产生负面影响。

其次，在低温下施工混凝土同样容易出现裂缝。

当环境温度较低时，混凝土的凝结过程会受到影响，凝结时间会延长。

此时，混凝土的强度发展缓慢，容易受到外界的影响而产生变形。

另外，在低温下，混凝土中的水分容易冻结，形成冰晶，导致混凝土膨胀，从而引发裂缝问题。

此外，温度的变化还会影响到混凝土的整体性能。

在施工过程中，混凝土内部会产生热量，而外界环境温度的变化会导致混凝土内部温度的变化。

这种温度变化会导致混凝土的体积变化，进而引发拉应力和压应力的变化，最终导致混凝土开裂。

此外，温度变化还会影响到混凝土的强度和硬度。

当温度较高时，混凝土的强度较低，而当温度较低时，混凝土的硬度较低。

因此，在混凝土的施工过程中，合理控制温度对于保证混凝土的性能和质量至关重要。

为了解决混凝土施工温度引发的裂缝问题，可以采取以下措施：一、合理选择施工时间。

在环境温度较高的季节，应尽量在清晨或傍晚施工，避免在中午或下午太阳较为猛烈的时候施工。

这样可以尽量减少混凝土受热的时间，降低混凝土的温度。

混凝土路面温度场的数值模拟与分析

混凝土路面温度场的数值模拟与分析一、引言混凝土路面温度场的数值模拟与分析是交通工程领域中一个重要的研究方向。

混凝土路面温度场的分析可以帮助我们更好地理解路面结构的变化及其对行车安全和路面寿命的影响。

二、混凝土路面温度场的数学模型混凝土路面温度场的数学模型是一个非常复杂的问题。

在建立数学模型时，需要考虑多种因素，如气象条件、路面材料、路面结构、车辆行驶等。

目前，常用的混凝土路面温度场数学模型包括以下几种：1. 基于传热学的模型基于传热学的模型是最基础的混凝土路面温度场模型。

该模型基于热传导方程，考虑路面材料的热导率、比热容和密度等因素。

然而，这种模型无法考虑气象条件、路面结构和车辆行驶等因素的影响。

2. 基于气象学的模型基于气象学的模型考虑气象条件对混凝土路面温度场的影响。

该模型基于能量平衡方程，考虑太阳辐射、大气辐射、对流和蒸发等因素。

然而，该模型无法考虑路面结构和车辆行驶等因素的影响。

3. 基于有限元法的模型基于有限元法的模型可以考虑气象条件、路面结构和车辆行驶等因素的影响。

该模型基于有限元法，将路面结构离散为有限个单元，考虑每个单元的热传导和热辐射等因素。

该模型具有较高的精度，但计算量较大。

三、混凝土路面温度场的数值模拟混凝土路面温度场的数值模拟是基于数学模型进行计算的过程。

在进行数值模拟时，需要考虑模型的准确性和计算效率。

1. 模型准确性模型准确性是数值模拟的关键。

在进行数值模拟时，需要选择适当的数学模型，并考虑多种因素的影响。

同时，需要根据实际情况对模型进行修正和调整，以提高模型的准确性。

2. 计算效率计算效率是数值模拟的另一个关键。

在进行数值模拟时，需要选择适当的计算方法，并考虑计算资源的限制。

同时，需要对计算程序进行优化，以提高计算效率。

四、混凝土路面温度场的分析混凝土路面温度场的分析是基于数值模拟结果进行的。

在进行分析时，需要考虑模拟结果的准确性和实际应用的意义。

1. 模拟结果的准确性模拟结果的准确性是分析的关键。

冲击回波在泄洪洞衬砌墙混凝土裂缝无损检测中的应用

冲击回波在泄洪洞衬砌墙混凝土裂缝无损检测中的应用[摘要]本文介绍了冲击回波衬砌墙混凝土裂缝检测方法。

并通过对比某在建水电站泄洪洞衬砌墙混凝土裂缝冲击回波与钻孔取芯检测成果，验证了冲击回波是一种快速、准确确定衬砌墙混凝土厚度以及混凝土内部裂缝发育深度的无损检测方法。

【关键词】冲击回波；衬砌墙混凝土；检测；厚度；裂缝1.概况某在建水电站位于金沙江干流，是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等巨大综合效益的枢纽工程。

拦河坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高278米，水库总容量126.7亿立方米，电站装机容量1260万千瓦。

该水电站枢纽由拦河坝、泄洪、引水、发电等建筑物组成。

其中泄洪洞运行时间长、流速高、流量大，因此，泄洪洞工程对混凝土质量要求很高。

在该水电站某泄洪洞龙落尾段衬砌墙混凝土面板施工质量检查中发现第11仓混凝土表面有裂缝产生，且裂缝有少量渗水。

衬砌混凝土的裂缝不仅影响衬砌墙的使用寿命，更会导致内部钢筋的锈蚀、直接影响整个泄洪洞工程的结构安全。

因此必须查明该仓面衬砌墙混凝土裂缝发育情况及影响范围，为后续处理方案的设计提供依据。

为了不对衬砌墙混凝土产生第二次破坏，对该仓面混凝土裂缝采用冲击回波无损检测法。

2.冲击回波法基本原理冲击回波法是通过在混凝土表面由人工激震产生应力波，该应力波主要包含纵波（P波）、横波（S波）、表面波（R波）。

其中，由于纵波传播速度最快、在不同声阻抗介质面间传播时将会产生的多次反射，通过由放置在激震源附近的接收传感器记录反射波引起的结构表面位移，形成振幅波形。

利用快速傅里叶变换（FFT）将得到的时间域波形转换为频域波形，即频谱图。

通过确定回波的频率峰值f，并依照公式（2-1）可计算出混凝土内部孔洞、裂缝以及剥离等缺陷深度，（2-1）。

其中：h为缺陷深度；Vp是纵波波速；f为回波的峰值频率；b是待检测结构体形状系数，对板或墙一般取0.96，对于梁和柱该值更小。

3.检测过程3.1初步探测为初步了解裂缝发育情况，先期在衬砌墙不同高程布置五条水平测线。

公路隧道衬砌裂缝成因分析及数值模拟研究

2、计算方法：针对海底隧道衬砌结构的受力特点，采用合适的计算方法进行结构分析和计算，以获得更准确的结果，有效控制裂缝的产生。
3、材料选择：选择高性能的建筑材料对于控制衬砌裂缝至关重要。应考虑材料的强度、耐久性、抗腐蚀性等因素，以保证衬砌结构在长期使用过程中的稳定性。
4、施工工艺：优化施工工艺可以有效降低衬砌裂缝产生的可能性。例如，采用先进的施工设备和技术，提高施工精度和质量，确保结构的整体性和稳定性。
概述
海底隧道衬砌裂缝的产生原因多样，包括设计、施工、材料等方面。裂缝的存在会导致衬砌结构的承载能力下降，影响隧道的使用安全。为了保障海底隧道的安全性，控制衬砌裂缝的关键技术显得尤为重要。
关键技术
1、设计参数：合理选择衬砌结构设计参数是控制裂缝的关键之一。要考虑隧道所处的地质条件、水压力、施工方法等因素，确保结构设计的安全性和可靠性。
研究方法
本次演示采用了问卷调查和访谈的方法进行研究。首先，我们针对公路隧道的设计、施工和养护人员发放了问卷调查，以了解他们对公路隧道衬砌裂缝成因和解决方案的看法。同时，我们还组织了相关领域的专家和学者进行访谈，以深入了解公路隧道衬砌裂缝研究的最新进展和发展趋势。
结果与讨论
通过问卷调查和访谈数据的分析，我们发现公路隧道衬砌裂缝的成因主要包括以下几个方面：材料性质、施工工艺、地质条件和荷载作用。其中，材料性质是最重要的因素，因为材料的力学性能和耐久性直接决定了衬砌结构的稳定性和耐久性。此外，施工工艺也是影响衬砌结构稳定性的重要因素，不当的施工工艺会导致衬砌结构出现薄弱环节，从而增加裂缝产生的可能性。
文献综述
公路隧道衬砌裂缝的研究涉及到多个学科领域，包括土木工程、岩石力学、物理力学等。根据前人的研究，公路隧道衬砌裂缝的成因主要可以归结为以下几个方面：材料性质、施工工艺、地质条件、荷载作用等。而裂缝对公路隧道的影响主要体现在结构安全性、防水性能和耐久性等方面。

昌马灌区水利工程冻胀原因分析及相应对策

裂缝大量涌入，成更为严重的冻胀，样年复一年，导致了造这就
整个砼板的破坏。其二是昌马灌区支斗渠大多处于湿陷性壤土
或壤土的渠段采用０１ｍ．８ｍ厚塑膜防渗，其优点是造价低、经济
耐用、应性强、工简便、输量小、渗效果显著。为了提高适施运防边坡抗冲能力，干渠上主要采取了在塑膜保护层上铺设１ｃ５ｍ厚
支渠、支渠７分５条３７３ｍ分支渠以上建筑物１９２．ｋ，７５座。昌马
对灌区支斗渠的防止冻胀，首先从渠道选线入手，选择地基
土质和水分条件较好的地段作为渠道走线。其次在工程设计建设中主要采取以下措施防止冻胀。一是用混合砂石料更换粘土
负温条件；土壤中存在自由水和毛细水，并且有通畅的水分补给
通道，响渠水分条件有两种情况，影一种是地下水位较高造成含
或粘土地段，道漏水下渗缓慢，灌结束停水后，水来不及渠秋漏排入地下就被封冻，而产生冻胀，成渠道砼板被掀起，从造出现ｕ型槽从下部折断合龙或整体倾斜、建筑物倾斜变形、门不能闸正常开启等问题，严重影响了渠道正常输水。因此，析渠道冻分胀破坏的原因并采取有效的对策就显得尤为重要。

混凝土路面温度场的数值模拟与分析

混凝土路面温度场的数值模拟与分析一、研究背景混凝土路面是公路交通中的重要组成部分，其稳定性和耐久性直接影响着交通安全和道路的使用寿命。

在高温季节，混凝土路面温度升高，易导致路面开裂、变形等问题，影响路面的使用性能。

因此，对混凝土路面的温度场进行数值模拟和分析，有助于评估其热稳定性和耐久性，为混凝土路面的设计和施工提供科学依据。

二、研究内容本研究主要针对混凝土路面的温度场进行数值模拟和分析，包括以下内容：1. 混凝土路面的热传导模型建立混凝土路面是一个多相介质，其热传导过程受到多种因素的影响，如路面厚度、材料热导率、日照时间等。

本研究采用热传导方程，结合路面的物理特性和环境因素，建立混凝土路面的热传导模型。

2. 数值模拟方法选择本研究采用有限元方法对混凝土路面的温度场进行数值模拟。

有限元方法是一种较为常用的数值分析方法，可模拟复杂的物理现象，具有精度高、适用范围广等优点。

3. 材料参数的确定混凝土路面材料的热导率、比热容等参数是数值模拟中重要的输入参数，本研究将通过实验等方法确定这些参数值，以提高数值模拟的精度和可靠性。

4. 数值模拟结果分析本研究将通过数值模拟方法，得到混凝土路面不同位置的温度分布情况，并对不同环境条件下的温度场进行分析，探讨混凝土路面的热稳定性和耐久性问题。

三、研究方法1. 热传导模型的建立混凝土路面的热传导模型可以通过热传导方程描述，其形式如下：∂T/∂t=α∇^2T其中，T表示温度场，t表示时间，α表示热传导系数，∇^2表示Laplace算子。

在建立混凝土路面的热传导模型时，需要考虑路面的物理特性和环境因素，如路面厚度、材料热导率、日照时间等。

2. 数值模拟方法的选择有限元方法是一种常用的数值分析方法，其基本思想是将要研究的物理问题分割成有限个小单元，在每个小单元内建立适当的数学模型，通过求解这些小单元的方程组，得到整个问题的解。

在本研究中，将采用有限元方法对混凝土路面的温度场进行数值模拟。

混凝土浇筑过程中温度场和应力场仿真分析

ａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｔｉｍｅ — ｖａｒｉａｎｔｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｉｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｓｅｖｅｒａｌｓｔｅｐｓａｍｏｎｇｔｈｅｗｈｏｌｅｃａｓｔｉｎｇｐｅｒｉｏｄｓ，ａｎｄｏｒｆｅａｃｈｓｔｅｐｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｓａｎｃｏｎｓｔａｎｔｉｎａｃｅｒｔａｉｎｐｅｉｏｒｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｓｔｅｐｉｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｕｒｅｎｔｓｔｅｐ．Ｗｈｅｎａｌｌｔｈｅｓｔｅｐｓａｒｅｄｏｎｅ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄａｔａｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐｏｉｎｔｓａｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｔｏｃｏｍｐａｒｅｗｉｔｈａｃｔｕａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｅｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅｐｏｕｉｎｒｇ；ｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｔｉｍｅ— ｖａｉａｒｎｔ；ｓｔｅｐ－ｂａｓｅｄａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ

衬砌混凝土控裂施工的温湿度测试分析

ａｎｄｗｉｌｌｌｅａｄｔｏｔｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｔｒａｉｎｓ（ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄ
ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｇａｎｓｕ，Ｃｈｉｎａ；４．ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ２０ｔｈＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐ
式混凝土应变计的方法测试｝昆凝土在施工期间的应变变化规律。测试结果表明，早期混凝土内部应变的变化规律从量值上表现
为：边墙部位的压应变态势、拱顶部位的拉应变态势及拱腰部位的过渡态势。拱顶部位在施工期表现为拉应变，这是衬砌混凝土
Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０００，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｒａｃｋｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｌｉｎｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｔｕｎｎｅｌｓｗｉｌｌａｆｆｅｃｔｔｈｅｌｏｎｇ — ｔｅｒｍｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌ

隧道二次衬砌结构温度裂缝预测及开裂风险影响因素的数值模拟分析

混凝土二次衬砌作为隧道的支护结构,其结构稳定性和防渗漏能力是决定隧道使用功能和耐久性能的关键参数[1-2]。

工程经验表明二衬混凝土的开裂现象十分严重,由裂缝引起的渗漏水问题已成为隧道工程中最为突出的病害[3]。

二衬裂缝的成因复杂,混凝土温度变化、结构沉降、围岩变形压力等均会造成各类裂缝的产生[4-6],其中温度裂缝发生较早且极易引起渗漏,是隧道施工中不可忽视的关键问题[7-8]。

混凝土温度裂缝的研究已有较长的发展历史,但主要集中于大体积或超长混凝土结构领域,对于隧道二衬这类强约束薄壁结构相对而言较少涉及[9]。

基于此,本文基于某隧道的设计参数,结合相关工程经验,使用有限元软件对比计算了不同施工季节下隧道二衬混凝土的温度历程和开裂风险,并分析了不同围岩约束程度对二衬温度应力分布和开裂风险的影响,希望为隧道二衬抗裂施工提供一定的隧道二次衬砌结构温度裂缝预测及开裂风险影响因素的数值模拟分析杨睿1,王育江2,徐文2,李明1(1.江苏苏博特新材料股份有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室,江苏南京211103;2.东南大学材料科学与工程学院,江苏南京211189)[摘要]针对隧道二次衬砌结构施工期收缩开裂严重的现象,利用有限元软件进行了二衬结构早期温度、应力模拟,研究了柔性防水层设置、浇筑季节和不同围岩约束的影响。

分析结果表明柔性防水层设置与否会显著改变二衬应力分布形式,有防水层工况下二衬易在边墙底部产生环向裂缝,且夏季浇筑时开裂风险最高,春秋季次之,冬季最低。

无防水层工况下围岩约束越强,结构开裂风险增大,且二衬各部位均易产生乱向裂缝。

[关键词]隧道;二次衬砌;温度裂缝;围岩;约束[中图分类号]TU528[文献标志码]A [文章编号]1005-6270(2020)05-0032-04Numerical Simulation Analysis on Temperature Crack Causes and Influence Factors ofthe Cracking Risk of the Tunnel Secondary Lining StructureYANG Rui 1WANG Yu-jiang 2XU Wen 2LI Ming 1(1.State Key Laboratory of High Performance Civil Engineering Materials,Jiangsu Sobute New Materials Co.,Ltd,Nanjing Jiangsu211103China ;2.School of Materials Science and Engineering ,Southeast Unviersity ,Nanjing Jiangsu 211189China )Abstract :In view of the serious cracking problem of the tunnel lining structure during construction,thetemperature and stress of lining structure was calculated by finite element software and the influence of flexible waterproof layer setting,concrete pouring season and different surrounding rock constraints was studied.The simulation results show that flexible waterproof layer between the primary support and the secondary liningwould significantly change the stress distribution form of the secondary lining.Under the condition of waterproof layer used,the circumferential cracks are easy to occur at the bottom of the side wall.The cracking risk of construction in summer is the largest and in winter is the lowest.Under the condition of no waterprooflayer,the stronger the constraint of surrounding rock is,the higher the cracking risk of structural is.And there would be many random cracks all around the lining in this condition.Key words :tunnel ;secondary lining ;temperature cracking ;surrounding rock ;constraint[收稿日期]2020⁃04⁃16[作者简介]杨睿,女,江苏苏博特新材料股份有限公司,工学硕士,助理工程师。

混凝土桥墩中裂缝扩展的数值模拟研究

混凝土桥墩中裂缝扩展的数值模拟研究一、研究背景混凝土桥墩是桥梁结构中重要组成部分，其承载能力和耐久性直接影响整座桥梁的安全性和使用寿命。

然而，由于外部因素和内部缺陷等原因，混凝土桥墩中常常存在不同程度的裂缝，这些裂缝如果不及时处理，就会进一步扩大，导致桥墩失稳，甚至崩塌。

因此，研究混凝土桥墩中裂缝扩展的规律，对于提高桥梁的安全性具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在通过数值模拟方法，探究混凝土桥墩中裂缝扩展的过程和规律，为桥梁结构的设计和维修提供科学依据。

三、研究方法本研究采用有限元数值模拟方法，通过建立混凝土桥墩的三维模型，模拟桥墩中裂缝的扩展过程。

所用软件为ABAQUS，其中包括以下步骤：1. 建立混凝土桥墩的三维模型；2. 在模型中添加裂缝，并设定裂缝的起始位置和长度；3. 设定荷载条件和边界条件，模拟桥墩的受力状态；4. 运用ABAQUS中的Crack Propagation技术，模拟裂缝的扩展过程；5. 分析模拟结果，得出桥墩中裂缝扩展的规律。

四、研究内容1. 桥墩模型的建立本研究采用ABAQUS软件中的建模工具创建混凝土桥墩的三维模型。

首先，根据实际情况确定桥墩的几何形状和尺寸，然后在ABAQUS中选用适当的建模工具进行建模。

由于混凝土的材料特性与钢筋的加筋作用对于桥墩的承载能力和裂缝扩展具有重要影响，因此建模时需考虑混凝土和钢筋的材料参数。

2. 裂缝的添加和设定在桥墩模型上添加裂缝，通过ABAQUS中的Surface-based Cohesive Elements技术将裂缝与混凝土材料相连，设置裂缝的起始位置和长度。

裂缝的形态不同、起始位置和长度不同，对于裂缝扩展的影响也不同，因此需要进行多组模拟，以得出裂缝扩展的规律。

3. 荷载条件和边界条件的设定混凝土桥墩在使用过程中会受到各种荷载的作用，如自重、车辆荷载、风荷载等。

因此，在模拟过程中需设定适当的荷载条件，模拟桥墩的受力状态。

同时，还需设定适当的边界条件，限制模型的自由度，使其更符合实际情况。

灌区节水改造中渠道衬砌混凝土裂缝及预防对策

灌区节水改造中渠道衬砌混凝土裂缝及预防对策发表时间：2019-08-12T16:19:11.650Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：张世梅[导读] 本文将综合灌区节水改造中渠道的现实状况，详细地剖析渠道衬砌混凝土裂缝出现的主要原因，同时提出几点具有针对性的预防对策建议。

甘肃省靖远县乌兰镇人民政府甘肃省白银市 730600摘要：节水改造作为灌区可持续运行的一项重要环节，其必须要完成的项目就是对灌区渠道衬砌混凝土裂缝的合理预防和控制。

针对合理控制裂缝这一环节，相关的工作人员需要严格地秉持“预防为主、治理为辅”的基本准则。

基于此，本文将综合灌区节水改造中渠道的现实状况，详细地剖析渠道衬砌混凝土裂缝出现的主要原因，同时提出几点具有针对性的预防对策建议。

关键词：灌区节水改造；渠道衬砌混凝土；裂缝；产生原因；预防对策1引言现如今，有诸多的灌区所运用的渠道衬砌材料主要是现浇混凝土板，浇混凝土板长期被暴露在外部空间，再加上厚度有限性，以人工操作作为主要的施工手段，很少会运用到专业性的衬砌机械。

因此，这就极有可能造成渠道衬砌混凝土的裂缝问题频频发生，甚至于还会产生渗水等问题，最终大大地降低了灌区节水的效率。

致力于强化灌区的节水能力，提高灌区的整体运行效率，相关的工作人员务必要开始重视渠道衬砌混凝土裂缝这一难题，对其裂缝出现原因及预防对策予以进一步地探讨研究，同时将针对性的预防措施落实到实践工作中去。

2灌区节水改造中渠道衬砌混凝土裂缝出现原因2.1不重视衬砌混凝土施工质量的控制通常来说，灌区节水改造渠道衬砌的横断面比较小，因此很难获得设计人员、施工人员的重视，相对来说他们更多地会去关注桥梁、水闸、大坝和泵站等大型项目。

由此，在很大程度上会忽视设计以及施工质量控制环节，最终诱发出一系列质量上的问题。

与此同时，在疏于管控的状况下，渠道衬砌混凝土面板在产生裂缝隐患之际，相关的工作人员无法在第一时间予以解决。

2.2土质不均匀下沉渠道在长时间的运行过后，会遭受不同程度地冲刷及淤积，这就导致渠道底部极为不平坦，再加上渠道断面修正和设计断面，土方的回填和开挖均在不同程度上导致土质出现不均匀的下沉。

浅谈混凝土的施工温度与裂缝

浅谈混凝土的施工温度与裂缝第一篇：浅谈混凝土的施工温度与裂缝浅谈混凝土的施工温度与裂缝中铁二十三局一公司滕州项目部王金山内容提要通过多年的施工现场观察和借鉴有关混凝土内部应力方面的专著，对混凝土温度裂缝产生的原因，现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施等进行阐述。

关键词混凝土温度应力裂缝控制混凝土在现代工程建设中占有重要地位。

而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。

尽管我们在施工中采取各种措施，但裂缝仍然时有出现。

究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。

尤其在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。

这主要是由于两方面的原因。

首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。

其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。

我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。

借鉴有关混凝土内部应力的资料和现场施工实践，主要应从以下几个方面进行分析。

温度裂缝产生的原因1.1水泥水化热水泥在水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的7d左右，大量的水泥水化热使混凝土内部温度升高，在表面引起拉应力；后期在降温过程中，由于受到基础或表面已经凝固的混凝土的约束，因降温收缩的砼又会在混凝土内部引起拉应力，尤其对于大体积混凝土来讲，混凝土内部和表面的散热条件不同，内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，这种内外温差巨大的现象更加严重，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面就会产生裂缝。

1.2混凝土的收缩混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。

混凝土在不受外力的情况下这种自发变形不会产生应力，但在受到外部约束时（支承条件、钢筋等），变形受限，在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。

混凝土的裂缝主要由塑性收缩、干燥收缩和温度收缩这三种情况引起的。

在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

混凝土温湿型裂缝开裂过程细观数值模型研究的开题报告

混凝土温湿型裂缝开裂过程细观数值模型研究的开题报告一、研究背景混凝土结构中常常会出现裂缝现象，这些裂缝可能会带来一系列的问题，如强度损失、耐久性降低等，严重时还可能导致结构破坏。

因此，深入研究混凝土裂缝的形成机理以及开裂过程对于混凝土结构的设计、施工以及维护具有重要的意义。

本研究将重点研究混凝土温湿型裂缝的开裂过程，并建立相应的数值模型进行仿真。

二、研究目的本研究旨在通过对混凝土温湿型裂缝的开裂过程进行细观数值模拟，探讨出土温湿度变化对混凝土开裂过程的影响以及开裂机理，为混凝土结构的设计和维护提供理论参考。

三、研究内容1. 对混凝土温湿型裂缝的形成机理及影响因素进行综述；2. 建立混凝土温湿型裂缝开裂过程的数值模型，并对模型进行验证；3. 分析温湿度变化对混凝土温湿型裂缝开裂过程的影响；4. 基于模拟结果，讨论混凝土温湿型裂缝的开裂机理及防治措施。

四、研究方法1. 综述文献资料，了解混凝土温湿型裂缝的形成机理及影响因素；2. 基于ABAQUS软件，建立混凝土温湿型裂缝开裂过程的三维数值模型；3. 首先对模型进行验证，确认模型的准确性和可靠性；然后基于该模型进行数值仿真，探究温湿度变化对混凝土开裂过程的影响；4. 通过分析仿真结果，总结混凝土温湿型裂缝的开裂机理，并提出防治措施。

五、预期结果通过对混凝土温湿型裂缝开裂过程进行数值模拟，预期得出以下研究结果：1. 温湿度变化对混凝土开裂过程具有显著影响；2. 进一步探讨混凝土温湿型裂缝的开裂机理以及相关防治措施；3. 提供参考，为混凝土结构的设计和维护提供科学依据。

六、研究意义1. 加深对混凝土温湿型裂缝开裂过程的认识；2. 提高混凝土结构的抗裂性能；3. 为混凝土结构的设计和维护提供理论参考。

七、研究进度计划第一年：综述文献资料，并基于ABAQUS软件建立混凝土温湿型裂缝开裂过程的数值模型。

第二年：对模型进行验证，并进行数值仿真研究；第三年：分析仿真结果，总结混凝土温湿型裂缝的开裂机理以及相关防治措施。

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是由于砼在现浇过程中，容易收到水泥自身水化热、周边温
（ｑ —ｑ＋）ａｙｄｚ＝ — ｄｘｄｙｄｚ
（３）
同理，从的相反方向和ｚ相反方向流入微分体的净热流量分别为
捌
度环境等外界荷载的作用，在施工初期极易产生温度裂缝，给施工带来不利的影响，从而推动了大体积混凝土温度应力
关键词：温度裂缝；数值模拟；混凝土衬砌；温度场；应力场
中图分类号：ＴＶ５５４
引言
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６ — ７９７３（２０１５）０８ — ０１０７－０２
一
、
目前，现浇混凝土结构广泛地应用于渠道衬砌浇筑中，
场的研究…。随着有限单元法的成熟基大型计算机数值仿真技术的不断发展，越来越多的有限单元法技术可以被大型计算机应用
ａｙ
氅￣ａｙｄ＝ａｚｚ
（４）、
由于在渠道衬砌的水泥浇筑过程中，水泥的凝结硬化过程会放出大量的热量即水化热【３】，所以在六面体的微分体中存在一个内热源，假设在单位时间内单体积放出的水化热的热量为ｐ，则在体积为ｄｘｄＹｄｚ的微分体内，单位时间产生的水化热为Ｑｄｘｄｙｄｚ［２ｌ。在一个时间ｄｖ时间段内，微分体可能吸收的热量为
ｇ：一一（ ‘ １）方程为
０２Ｔ
＋
式中 ——热流系数，／（ｍ・ｈ・ｃ）
热流量ｑ是ｘ的函数，将热流量ｑｘ用特勒级数展开并
取前两项，得
ｄｘ＝ｑｘ＋
象＋害）＋Ｑ
（７）
（８）
式中 — — 导温系数，ａ＝Ｘ／ｃｐ，２／；
二、理论模型
温度场模型最早假定是空间中存在一个平行六面体ｄｘｄｙｄｚ，处于一特定环境的温度场中，假设在其平行六面体的左、右两侧的热流密度分别为ｇ、ｇ＋，则单位时间
内通脱左侧与右侧的热流量就可以表示为ｑｄｙｄｚ和
第１５卷第８期
２０１５笠
中国
水
运
ＶｏＩ．１５Ａｕｇｕｓｔ
Ｎｏ．８
２０１５
８月
ＯｈｉｎａＷａｔｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ
昌马灌区现浇混凝土衬砌温度裂缝数值模拟分析
刘小东
（甘肃省疏勒河流域水资源管理局，甘肃酒泉７３５２００）摘要ｔ目前，现浇混凝土结构广泛地应用于渠道衬砌浇筑中，但是由于砼在现浇过程中，容易收到水泥自身水化
ｃｐｄｒｄｖｚ（５）
程序所解决，本文采基于有限单元法理论，利用通用有限元软件ＡＮＳＹＳ对甘肃省昌马灌区渠道现浇混凝土温度场和应力场进行了研究，探讨了不同浇筑温度对于温度裂缝的影响，
为以后的工程提供一种可行性的方法。
热、周边温度环境等外界荷载的作用，在施工初期极易产生温度裂缝，给施工带来不利的影响。本文采基于有限单元法理论，利用通用有限元软件ＡＮＳＹＳ对甘肃省昌马灌区渠道现浇混凝土温度场和应力场进行了研究，探讨了不
同浇筑温度对于温度裂缝的影响，为以后的工程提供一种可行性的方法。
在水化热的作用下，混凝土的绝热温升的速度可以表示为
ａ
＝等 Biblioteka （２】Ｄ三＝
ｅｐｃｐ
故从Ｘ方向流入微分体的净热量为
收稿日期：２０１５ — ０６ — １７
ｃ７ｚ
式中 ——砼绝对温升，Ｃ；
作者简介：刘小东（１９８７一），２０１０年甘肃农业大学毕业，学士，甘肃省疏勒河流域水资源管理局，研究方向为农田水利工程建设、流域灌溉管理。
程中，单位时间内通过单位面积的热量，即热流量与温度梯度成正比，但热流量流动的方向与温度梯度方向相反＿１】，
即
上水化热热量，即
Ｏｙ２＋０２Ｔ
ｃｐ
（Ｏｘ２＋
）＋Ｑ］ａｘａｙａｚｄｒ
（６）
上式两边同时除以ｃｐｄｖｄｘｄｙｄｚ，得到固体的热传导
ｑ＋ｄｘａｙｄｚ，
式中Ｃ——物体的比热容，
— —
（堙・ｃ）；
水化热所产生的时间，ｈ；
根据能量守恒定律，流入立方体
的净
ｐ——物体的密度，堙／
根据能量守恒定律，微分体吸收热量等于流入净热量加
热量就可以表示为（ｇ一ｇ＋）出。在物体的热流传导过