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第1篇 基本理论与计算方法3

第1章 绪论3

1.1 涵闸混凝土的温度应力及其特点3

1.1.1 涵闸混凝土结构的特点3

1.1.2 涵闸混凝土温度和温度应力的变化过程4

1.1.3 涵闸混凝土温度应力的特点5

1.2 涵闸混凝土的温度裂缝6

1.2.1 裂缝类型6

1.2.2 软基上水闸闸墩的裂缝7

1.2.3 软基上立交地涵墩墙的裂缝8

1.2.4 岩基上泄洪闸闸墩的裂缝8

1.2.5 岩基上溢洪道底板的裂缝9

1.2.6 立交工程上部人工河槽侧壁裂缝9

1.2.7 防洪墙加固外浇薄壁混凝土的裂缝10

1.3 涵闸混凝土裂缝的危害性11

1.3.1 裂缝的危害性11

1.3.2 裂缝的允许宽度11

1.3.3 加筋对混凝土温度应力的影响12

参考文献13

第2章 涵闸混凝土的热学性能和力学性能14

2.1 混凝土的热学性能14

2.2 水泥水化热和混凝土绝热温升17

2.2.1 水泥水化热17

2.2.2 混凝土的绝热温升21

2.3 混凝土的强度和极限拉伸24

2.3.1 混凝土的强度24

2.3.2 混凝土极限拉伸变形28

2.4 混凝土的自生体积变形30

2.5 混凝土的弹性模量32

2.5.1 弹性模量的影响因素32

2.5.2 弹性模量与龄期的关系表达式34

2.6 混凝土的徐变与应力松弛34

2.6.1 基本原理34

2.6.2 徐变的影响因素40

2.6.3 徐变数学表达式41

2.6.4 应力松弛计算和松弛系数的数学表达式44

参考文献46

第3章 涵闸混凝土的温度计算47

3.1 概述47

3.2 热传导方程、初始条件和边界条件47

3.3 边界条件的近似处理52

3.4 混凝土的浇筑温度55

3.4.1 出机温度56

3.4.2 入仓温度56

3.4.3 浇筑温度57

3.5 热传导方程的差分解法58

3.6 底板的温度计算64

3.6.1 底板的水化热温升64

3.6.2 外界温度变化引起的底板温度的变化65

3.7 闸墩的温度计算69

3.7.1 墩墙的水化热温升69

3.7.2 外界温度变化引起的闸墩温度的变化76

3.8 太阳辐射的影响97

参考文献100

第4章 涵闸混凝土的温度应力分析101

4.1 概述101

4.2 约束应力102

4.2.1 嵌固板的温度应力102

4.2.2 自由板的温度应力106

4.3 底板的温度应力110

4.3.1 约束系数法110

4.3.2 刚性地基的约束系数111

4.3.3 弹性地基上底板的温度应力和弹性地基的约束系数111

4.4 闸墩的温度应力115

4.4.1 岩基上闸墩由均匀温差引起的应力115

4.4.2 岩基上闸墩由不均匀温差引起的应力118

4.4.3 土基上闸墩的温度应力（长底板）119

4.4.4 土基上闸墩的温度应力（短底板）121

4.4.5 土基上闸墩温度应力的简化计算122

4.4.6 气温骤降在闸墩内引起的温度应力125

参考文献127

第5章 计算温度和温度应力的有限单元法129

5.1 概述129

5.2 用有限单元法计算温度场130

5.2.1 变分原理130

5.2.2 不稳定温度场计算中变分原理的应用131

5.2.3 求解不稳定温度场的有限单元法133

5.3 用有限单元法计算弹性温度应力137

5.3.1 求解域的单元划分137

5.3.2 单元位移138

5.3.3 单元应变138

5.3.4 单元应力139

5.3.5 单元的结点力与刚度矩阵140

5.3.6 结点荷载142

5.3.7 结点平衡方程和整体刚度矩阵143

5.4 用有限单元法计算徐变温度应力144

5.4.1 弹性和徐变的应变增量144

5.4.2 应力增量——应变增量关系146

5.5 岩基上底板的徐变温度应力150

5.5.1 底板的基本资料150

5.5.2 计算结果150

5.5.3 推论153

5.6 软基上底板的徐变温度应力154

5.6.1 底板的基本资料154

5.6.2 计算结果155

5.7 软基上闸墩的徐变温度应力156

5.7.1 闸墩混凝土的基本资料157

5.7.2 计算结果158

5.7.3 闸墩长度、闸墩和底板之间施工缝间歇与位置的影响159

5.8 软基上地涵墩墙徐变温度应力沿厚度的变化161

5.8.1 地涵墩墙混凝土的基本资料162

5.8.2 计算结果162

5.9 软基上闸墩徐变温度应力沿厚度的变化164

5.9.1 闸墩混凝土的基本资料165

5.9.2 计算结果165

参考文献167

第6章 水管冷却的降温计算168

6.1 概述168

6.2 二期冷却计算169

6.2.1 水管布置方式169

6.2.2 二期冷却的平面问题170

6.2.3 二期冷却的空间问题174

6.3 一期冷却计算177

6.3.1 一期冷却的平面问题177

6.3.2 一期冷却的空间问题178

6.4 冷却水管降温计算有限单元法180

6.4.1 迭代法180

6.4.2 等效热传导方程法181

6.5 影响冷却效果的因素及涵闸混凝土水管冷却的特点184

6.5.1 影响冷却效果的因素184

6.5.2 涵闸混凝土水管冷却的特点186

参考文献187

第7章 混凝土的湿度变化和干缩应力188

7.1 湿度变化188

7.1.1 湿度扩散方程188

7.1.2 与热传导问题的不同点189

7.2 干缩变形191

7.2.1 干缩变形与湿度变化191

7.2.2 干缩变形的影响因素192

7.3 干缩应力194

7.3.1 混凝土自由板的干缩应力194

7.3.2 钢筋混凝土板的干缩应力196

7.4 关于干缩应力和干缩试验的几个问题198

7.4.1 关于水分扩散系数198

7.4.2 关于干缩试验的讨论199

7.4.3 关于干缩变形的实用计算法201

7.5 钢筋混凝土板的温度应力202

7.6 钢筋混凝土板的自生体积变形应力203

参考文献204

第8章 温度控制和预防裂缝的措施205

8.1 合理进行结构分缝和分层浇筑205

8.2 适当选择混凝土原材料、配合比和配制强度206

8.3 分析温度应力，拟定温度控制标准208

8.3.1 混凝土的抗裂能力208

8.3.2 温度应力与允许温差209

8.4 各类温度控制措施的制订212

8.4.1 表面保温212

8.4.2 水管冷却213

8.4.3 降低混凝土浇筑温度213

参考文献214

第2篇 工程经验217

第9章 淮安枢纽立交地涵的温度控制217

9.1 工程概况217

9.1.1 枢纽简况217

9.1.2 涵闸的结构217

9.1.3 闸址的气候及地质条件218

9.1.4 地涵的施工219

9.2 混凝土的性能和徐变温度应力仿真计算221

9.2.1 混凝土的性能221

9.2.2 徐变温度应力仿真计算223

9.3 温度控制的要求和措施以及实施效果225

9.3.1 温度控制要求225

9.3.2 温度控制措施225

9.3.3 温度控制效果225

参考文献227

第10章 二河闸的温度控制228

10.1 工程概况228

10.1.1 水闸的结构228

10.1.2 闸址的地质和气候条件228

10.1.3 水闸的施工229

10.2 混凝土的性能和徐变温度应力仿真计算230

10.2.1 混凝土的性能230

10.2.2 徐变温度应力仿真计算232

10.3 温度控制措施及其实施效果234

10.3.1 温度控制措施234

10.3.2 实施效果235

参考文献235

第11章 刘家道口节制闸的温度控制236

11.1 工程概况236

11.1.1 枢纽简况236

11.1.2 涵闸的结构237

11.1.3 节制闸的施工241

11.1.4 闸址的气候及工程地质244

11.2 混凝土的性能和徐变温度应力仿真计算245

11.2.1 混凝土的性能245

11.2.2 徐变温度应力仿真计算247

11.3 温度控制要求和措施250

11.3.1 温度控制要求250

11.3.2 温度控制措施250

11.4 温度控制效果及允许温差分析253

11.4.1 温度控制效果253

11.4.2 允许温差分析253

参考文献255

第12章 姜唐湖退水闸的温度控制256

12.1 工程概况256

12.1.1 退水闸的结构256

12.1.2 退水闸施工257

12.1.3 闸址的气候条件260

12.2 底板、闸墩混凝土性能和徐变温度应力仿真计算261

12.2.1 混凝土的性能261

12.2.2 底板及闸墩徐变温度应力仿真计算和成果分析263

12.3 温度控制的措施以及实施效果266

12.3.1 温度控制措施266

12.3.2 温度控制的效果267

参考文献269

第13章 燕山水库溢洪闸的温度控制270

13.1 工程概况270

13.1.1 枢纽简况270

13.1.2 溢洪道控制段的结构270

13.1.3 溢洪道地质条件272

13.1.4 工程地区气候条件272

13.1.5 溢洪闸闸墩的施工过程273

13.2 预防裂缝的综合措施273

13.2.1 配合比设计及优化273

13.2.2 严格控制原材料和施工配合比274

13.2.3 闸墩与底板连浇，减少底板对闸墩的约束274

13.2.4 严格控制浇筑过程，确保规范、有序施工275

13.2.5 合理振捣275

13.3 混凝土的性能和徐变温度应力仿真计算275

13.3.1 混凝土的性能275

13.3.2 徐变温度应力仿真计算277

13.4 温度控制的要求和措施279

13.4.1 温度控制要求279

13.4.2 温度控制措施279

13.5 温度控制的实施效果281

参考文献282

第14章 涵闸混凝土温度控制和预防裂缝的工程经验283

14.1 优化混凝土配合比，改善混凝土性能283

14.1.1 优化混凝土配合比283

14.1.2 配制强度和胶凝材料用量283

14.1.3 温控设计中混凝土性能的采用284

14.1.4 需要进一步研究的问题285

14.2 适当分缝分层，选择合理的浇筑方法285

14.2.1 适当分缝分层285

14.2.2 泵送混凝土对温控和防裂的影响286

14.3 进行温度应力仿真计算，做好温度控制设计287

14.3.1 开展仿真计算，阐明涵闸混凝土徐变温度应力变化规律287

14.3.2 温度控制设计288

14.3.3 温度控制措施289

14.3.4 允许温差291

参考文献292