超長(zhǎng)混凝土框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力及其裂縫的數(shù)值分析.pdf

1、超長(zhǎng)混凝土框架結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力問(wèn)題一直是研究的熱點(diǎn)。在過(guò)去由于計(jì)算工具的限制，對(duì)溫度應(yīng)力問(wèn)題大都采用簡(jiǎn)化計(jì)算方法或彈性有限元法進(jìn)行計(jì)算。這樣雖然能夠得到溫度應(yīng)力的大致分布，但與實(shí)際情況相差較大。溫度應(yīng)力受到混凝土開(kāi)裂、基礎(chǔ)變形、收縮徐變以及溫度場(chǎng)變化的影響，是一個(gè)復(fù)雜的非線性問(wèn)題，而高溫度應(yīng)力導(dǎo)致的溫度裂縫將會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性，因此開(kāi)展對(duì)超長(zhǎng)框架溫度應(yīng)力及溫度裂縫的非線性分析具有較重要的意義。本文利用大型通用有限元軟件ABAQU

2、S，采用相應(yīng)混凝土的本構(gòu)模型，對(duì)框架結(jié)構(gòu)在各種因素影響下的溫度應(yīng)力和溫度裂縫進(jìn)行了詳細(xì)的分析，主要工作體現(xiàn)在以下幾方面：
　　 1.采用混凝土彌散裂縫模型對(duì)一超長(zhǎng)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考慮混凝土開(kāi)裂的溫度應(yīng)力分析，同時(shí)對(duì)框架結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)進(jìn)行了參數(shù)分析。計(jì)算了重力作用、基礎(chǔ)變形對(duì)溫度應(yīng)力的影響。結(jié)果表明混凝土的開(kāi)裂會(huì)使得溫度內(nèi)力大幅降低，而溫度位移則有較小的上升。溫度內(nèi)力隨框架跨長(zhǎng)、跨數(shù)以及梁、柱截面的增長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生不同的變化。豎向荷載會(huì)增大

3、溫度內(nèi)力，而基礎(chǔ)變形卻使得溫度內(nèi)力減小。
　　 2.利用ABAQUS用戶子程序?qū)ΤL(zhǎng)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考慮收縮徐變的溫度應(yīng)力計(jì)算。結(jié)果表明，徐變的影響會(huì)使得框架邊柱的溫度彎矩和不動(dòng)點(diǎn)處的溫度軸力有大幅下降，其余部位則變化不大。而當(dāng)同時(shí)考慮收縮徐變時(shí)，總的溫度內(nèi)力比僅考慮徐變的要大，但僅有小幅上升。
　　 3.根據(jù)熱傳導(dǎo)原理對(duì)超長(zhǎng)框架結(jié)果在72小時(shí)內(nèi)的溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，并選取最不利溫度場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的溫度應(yīng)力計(jì)算，以考慮溫度的非線

4、性分布對(duì)溫度應(yīng)力的影響。結(jié)果表明溫度的非線性分布會(huì)使得框架板的溫度應(yīng)力水平大幅上升，并引起更多裂縫，而溫度內(nèi)力也有一定的增大。
　　 4.對(duì)擴(kuò)展有限元基本原理進(jìn)行了介紹，并利用擴(kuò)展有限元法對(duì)一鋼筋混凝土受彎梁的裂縫擴(kuò)展進(jìn)行了模擬，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展有限元能夠較好的模擬混凝土裂縫的擴(kuò)展。同時(shí)對(duì)框架結(jié)構(gòu)的溫度裂縫進(jìn)行參數(shù)分析，結(jié)果表明框架梁、柱截面的變化對(duì)溫度裂縫寬度影響較大，而框架跨數(shù)和跨長(zhǎng)溫度裂縫裂縫寬度影響則相對(duì)較