3-2温度应力解读课件

第二节混凝土温度应力4/23/202411 计算温度应力的假定2 温度应力计算3 最大整浇长度的确定4 其他情况的温度应力和整浇长度的计算4/23/20242计算温度应力的假定计算温度应力的假定n计算温度应力的假定n1934年 地基为无限刚性的基本假定n1961年 温度应力与地基刚度成非线性的关系n后来美国垦务局“有效弹性模量”代替混凝土的实际弹性模量n我国的水利电力科学研究院n根据尤其是高层建筑基础工程中的所谓的大体积混凝土，其几何尺寸远比坝体小，而且还具有下述特点，冶金部建筑科学研究院王铁梦同志提出合适的算法。4/23/20243n(l)混凝土强度级别较高，水泥用量较大，因而收缩变形大；n(2)均为配筋结构，配筋率较高，抗不均匀沉降的受力钢筋的配筋率多在0.5以上，配筋对控制裂缝有利；n(3）由于几何尺寸不是十分巨大，水化热温升较快，降温散热亦较快，因此，降温与收缩的共同作用是引起混凝土开裂的主要因素；n(4)地基一般比坝基弱，地基对混凝土底部的约束也比坝基弱，因而地基是非刚性的;n(5)控制裂缝的方法不象坝体混凝土那样，要采用特制的低热水泥和复杂的冷却系统，而主要是依靠合理配筋、改进设计、采用合理的浇筑方案和浇筑后加强养护等措施，以提高结构的抗裂性和避免引起过大的内外温差而出现裂缝。4/23/20244温度应力的计算温度应力的计算n高层建筑箱型基础、桩基承台和筏式基础的底板厚度远小于长度和宽度，如厚度小于或等于0.2倍的长度（H/L0.2的结构n用H/L 0.2 的墙体，可进行简化处理，就是把不同高长比并承受不均匀应力的弹性约束墙体，按等效作用原理，用一承受均匀应力的“计算墙体”来代替。“计算墙体”的均匀应力值就取不均匀应力的最大值（约束边处的应力值）。这样，“计算墙体”的高度必然低于不均匀受力的实际墙体。按内力相等的原理，可以算出“计算墙体”的计算高度H。4/23/2024274/23/202428n这样，上述的一切计算公式，只要用万代替H，就皆可用于H/L 0.2 的混凝土厚板和墙体。n按上式求得之不同高长比墙体的计算高度，大致在0.15L0.20L 之间。为简化计算，对于一切H/L 0.2 的墙体和厚板，可以一律采用计算高度H=0.2L。4/23/202429n其他断面的结构n通过理论计算可以证明，只要将值变化后，则上述各计算公式皆可用来计算其温度应力和最大整浇长度n1.箱形断面结构4/23/202430n2.箱形断面结构的基础底板已浇筑，后期浇筑的侧墙和顶板4/23/202431n3.箱形断面结构的基础和侧墙已浇筑，后期浇筑的顶板4/23/2024325 计算实例计算实例n【例1】一基础底板，长90.8m，宽31.3m，厚2.5m，混凝土总量约700Om3。地基土为软粘土，基础底板下打有钢管桩。基础底板混凝土用425 号矿渣水泥，水泥用量为275kg/m3。预计基础混凝土浇筑后30d 左右，基础混凝土的温度就可降至周围大气的温度。要求验算基础混凝土整体浇筑后，是否会产生温度裂缝？【解】该基础L90.8m,H2.5m,H/L2.5/90.8 0.028 0.20，符合计算假定。该计算实例就是要求利用式(320)，验算由温差和混凝土收缩所产生的温度应力是否超过当时的基础混凝土的极限抗拉强度。式(320)如下所示：4/23/202433其中 现以下述顺序求解上式中的各种计算数据：（1）阻力系数Cx该实例基础下面打有钢管桩，这使阻力系数Cx 增大，所以：CxCx1+Cx 式中 Cx1 地基土的阻力系数；Cx 钢管桩增加的阻力系数。Q 钢管桩产生Icm 侧移所需的水平推力（N）;F 每根钢管桩所承担的基础底面积（m2）。因此 Cx=Cxl+Cx =10+2.07=12.07N/cm 3(2)基础厚度H=25Ocm(3)各龄期的混凝土弹性模量由式（3-22）知：E（t）=E0（1-e 0.09t）由于3d 后开始降温，所以从第3d 开始计算：4/23/202434 （4）混凝土的线膨胀系数 1 105（）(5)结构长度L=9080cm (6)结构计算温度 由式（3 一23）知：T Tm +Ty(t)1)混凝土各阶段的降温温差Tm 根据表38，混凝土浇筑后3d 时最高非绝热水泥水化热温升为25 （夏季 施工）。根据式（3 一25），水泥水化热引起的混凝土绝热温升 4/23/202435最高绝热温升应为：式中 mc每立方米混凝土的水泥用量，此处为275kg/m3 Q0单位水泥28d的累计水化热,此处用425号矿渣水泥,由表3-4查得Q0 33400Jkg；C混凝土比热，为9937JkgK；混凝土密度，为2400kg m3。4/23/2024362)混凝土的收缩当量温差了Ty(t)根据式(333)：此外M1、M2 M10各种修正系数经计算总值取为1.50，所以：4/23/202437 (7)应力松弛系数S(t)按表31 采用。(8)计算温度应力：4/23/2024384/23/202439而该混凝土30d 龄期时的抗拉强度 ft 1.3MPa max ft所以，该基础底板不会由于降温温差和混凝土收缩而形成温度裂缝。该基础底板浇筑三天后,内部混凝土的实际最高温升了:T3 25.1,混凝土入模温度为28，因此，基础底板内部混凝土的最高温度为25.1+2853.1。根据气候预报三天后的自然平均温度约25，而混凝土表面的温度可在30以上。因此，混凝土内外最大温差为53.13023.1以下，这表明混凝土整体浇筑后不会产生表面裂缝。4/23/202440该基础底板在施工时为防止开裂，还采取了一系列措施：如为减少水泥水化热而采用水化热较低的矿渣水泥，并掺加减水剂木质素磺酸钙以减少水泥用量；为提高混凝土的抗拉强度而采用级配良好的骨料，并限制砂、石中的含泥量；为提高混凝土的极限拉伸，在施工时精心施工，保证捣实的质量；为防止表面散热过快，造成过大的内外温差，在基础表面和侧面皆以两层草袋覆盖；为防备气温骤降，造成内外温差过大，在基础上表面准备有碘钨灯，以用来加热；拆模后迅速回填土等。为防止过大的内外温差，有的厚大基础底板还在表面采用积水养护的方法，即在混凝土表面上用砖砌成浅水池，然后放人30cm深的水，起保温和养护双重作用。4/23/202441【例2】一基础底板长30m，宽20m，厚lm，横向配置受力钢筋，配筋率05，纵向配置构造钢筋，配筋为 14，间距150mm，配筋率为0.205。底板的地基为坚硬的砂质粘土，底板混凝土强度等级为C25，混凝土入模温度为20。经计算得知，混凝土浇筑一昼夜后，上、下表面温升10，内部平均温升30，约15d左右可降至周围的平均气温20。试问该底板是否可不留施工缝进行整体浇筑?【解】该实例就是要求利用式(337)计算最大整浇长度，如计算结果超过该底板长度，则不需留施工缝，可以整体浇筑；否则就需要留伸缩缝。式(337)如下所示：现以下述顺序求解上式中的各种计算数据：(1)基础底板厚度H=100cm;(2)由于地基为坚硬砂质粘土，阻力系数Cx 60N/cm3;(3)混凝土线膨胀系数1 105。(4)混凝土弹性模量4/23/202442n由于其他条件皆符合标准状态，修正系数为1.0，只有养护时间为15d，M6=0.93,养护时的相对湿度为80%，M7=0.7。4/23/202443(6)混凝土的极限拉伸p(7)最大整浇长度 Lcp 所以，该基础底板不需留伸缩缝，可以一次连续整体浇筑。4/23/202444