实用文库汇编之大体积混凝土温度应力计算.docx
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实用文库汇编之大体积混凝土温度应力计算
*作者:
角狂风*
作品编号:
1547510232155GZ579202
创作日期:
2020年12月20日
实用文库汇编之大体积混凝土温度应力计算
1.大体积混凝土温度计算
1)最大绝热温升值(二式取其一)
(3-1)
(3-2)
式中:
Th——混凝土最大绝热温升(℃);
Mc——混凝土中水泥用量(kg/m3);
F——混凝土中活性掺合料用量(kg/m3);
C——混凝土比热,取0.97kJ/(kg·K);
ρ——混凝土密度,取2400(kg/m3);
e——为常数,取2.718;
T——混凝土龄期(d);
m——系数,随浇筑温度而改变,查表3-2
表3-1不同品种、强度等级水泥的水化热
水泥品种
水泥强度
水化热Q(kJ/kg)
3d
7d
28d
硅酸盐水泥
42.5
314
354
375
32.5
250
271
334
矿渣水泥
32.5
180
256
334
表3-2系数m
浇筑温度(℃)
5
10
15
20
25
30
M(1/d)
0.295
0.318
0.340
0.362
0.384
0.406
根据公式(3-2),配合比取硅酸盐水泥360kg计算:
Th(3)=33.21
Th(7)=51.02
Th(28)=57.99
2)混凝土中心计算温度
(3-3)
式中:
Tj——混凝土浇筑温度(℃);
T1(t)——t龄期混凝土中心计算温度(℃);
ξ(t)——t龄期降温系数,查表3-3同时要考虑混凝土的养护、模板、外加剂、掺合料的影响;
表3-3降温系数ξ
浇筑层厚度(m)
龄期t(d)
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
1.0
0.36
0.29
0.17
0.09
0.05
0.03
0.01
1.25
0.42
作者:
角狂风
作品编号:
1547510232155GZ579202
创作日期:
2020年12月20日
0.31
0.19
0.11
0.07
0.04
0.03
1.50
0.49
0.46
0.38
0.29
0.21
0.15
0.12
0.08
0.05
0.04
2.50
0.65
0.62
0.57
0.48
0.38
0.29
0.23
0.19
0.16
0.15
3.00
0.68
0.67
0.63
0.57
0.45
0.36
0.30
0.25
0.21
0.19
4.00
0.74
0.73
0.72
0.65
0.55
0.46
0.37
0.30
0.25
0.24
根据公式(3-3),Tj取25℃,ξ(t)取浇筑层厚1.5m龄期3天6天27天计算,
T1(3)=41.32
T1(7)=48.47
T1(28)=27.90
3)混凝土表层(表面下50~100mm处)温度
(1)保温材料厚度
(3-4)
式中:
δ——保温材料厚度(m);
λx——所选保温材料导热系数[W/(m·K)];
T2——混凝土表面温度(℃);
Tq——施工期大气平均温度(℃);
λ——混凝土导热系数,取2.33W/(m·K);
Tmax——计算的混凝土最高温度(℃);
计算时可取T2-Tq=15~20℃,Tmax-T2=20~25℃;
Kb——传热系数修正值,取1.3~2.0,查表3-5。
表3-4几种保温材料导热系数
材料名称
密度kg/m3
导热系数λ
材料名称
密度kg/m3
导热系数λ
建筑钢材
7800
58
矿棉、岩棉
110~200
0.031~
0.065
钢筋混凝土
2400
2.33
沥青矿棉毡
100~160
0.033~
0.052
水
1000
0.58
泡沫塑料
20-50
0.035~
0.047
木模板
500~700
0.23
膨胀珍珠岩
40~300
0.019~
0.065
木屑
0.17
油毡
0.05
草袋
150
0.14
膨胀聚苯板
15~25
0.042
空气
0.03
泡沫混凝土
0.10
表3-5传热系数修正值
保温层种类
K1
K2
1
仅由容易透风的材料组成(如草袋、稻草板、锯末、沙子)
2.6
3.0
2
由易透风材料组成,但在混凝土面层上再铺一层不透风材料
2.0
2.3
3
在易透风保温材料上铺一层不透风材料
1.6
1.9
4
在易透风保温材料上下各铺一层不易透风的材料
1.3
1.5
5
仅由不易透风材料组成(如油布、帆布、棉麻毡、胶合板)
1.3
1.5
K1值—一般刮风情况(风速小于4m/s)
K2值——刮大风情况。
根据公式(3-4),h取1.5,λx取0.04,λ取2.33,T2-Tq取15℃,Tmax-T2取25℃,Kb取2,计算
δ=0.015m=15mm
(2)混凝土表面模板及保温层的传热系数
(3-6)
式中:
β——混凝土表面模板及保护层等的传热系数[W/(m2·K)];
δi——各保护层材料厚度(m);
λi——各保温层材料导热系数[W/(m·K)];;
βq——空气层的传热系数,取23[W/(m2·K)]。
根据公式(3-6),δi取0.015,λi取0.04,计算
β=2.39
(3)混凝土虚厚度
(3-7)
式中:
h`——混凝土的虚厚度(m);
k——折减系数,取2/3;
λ——混凝土导热系数,取2.33[W/(m2·K)];
根据公式(3-7),β取2.39,计算
h`=0.65
(4)混凝土的计算厚度
(3-8)
式中:
H——混凝土计算厚度(m);
h——混凝土实际厚度(m);
根据公式(3-8),h`取0.65,计算
H=2.8
(5)混凝土表面温度
(3-9)
式中:
T2(t)——混凝土表面温度(℃);
Tq——施工期大气平均温度(℃);
h`——混凝土的虚厚度(m);
H——混凝土计算厚度(m);
T1(t)——混凝土中心温度(℃);
根据公式(3-9),Tq取20℃,h`取0.65,H取2.8,T1(3)=41.32,T1(7)=48.47,T1(28)=27.90,计算
T2(3)=35.20
T2(7)=40.30
T2(28)=25.63
4)混凝土内平均温度
(3-10)
根据公式(3-10),T1(3)=41.32,T1(7)=48.47,T1(28)=27.90,T2(3)=35.20,T2(7)=40.30,T2(28)=25.63
Tm(3)=38.26
Tm(7)=44.39
Tm(28)=26.77
2.大体积混凝土温度应力计算
1)地基约束系数
(1)单纯地基阻力系数Cx1(N/mm3),查表3-6
表3-6单纯地基阻力系数Cx1(N/mm3)
土质名称
承载力(kN/m2)
Cx1推荐值
软黏土
80~150
0.01~0.03
砂质黏土
250~400
0.03~0.06
坚硬黏土
500~800
0.06~0.10
风化岩石和低强度素混凝土
5000~10000
0.60~1.00
C10以上配筋混凝土
5000~10000
1.00~1.50
2)大体积混凝土瞬时弹性模量
(3-12)
式中:
E(t)——t龄期混凝土弹性模量(N/mm2);
E0——28d混凝土弹性模量,取3.25*104 (N/mm2);
e——常数,取2.718;
t——龄期(d);
根据公式(3-12),计算
E(3)=7689.47
E(7)=15189.64
E(28)=29884.38
3)地基约束系数
(3-13)
式中:
β(t)——t龄期地基约束系数(mm-1);
h——混凝土实际厚度(mm);
Cx1——单纯地基阻力系数(N/mm2);
Cx2——桩的阻力系数(N/mm2);
E(t)——t龄期混凝土弹性模量(N/mm2);
根据公式(3-13),Cx1取10000计算
β(3)=0.009311
β(7)=0.006625
β(28)=0.004723
4)混凝土干缩率和收缩当量温差
混凝土干缩率
(3-14)
式中:
εY(t)——t龄期混凝土干缩率;
εY0——标准状态下混凝土极限收缩至,取3.24*10-4;
M1、M2…M11——各修正系数,查表3-7。
根据公式(3-14),计算
εY(3)=1.49*10-5,εY(7)=3.42*10-5,εY(28)=12.34*10-5
表3-7混凝土收缩变形不同条件影响修正系数
水泥品种
M1
水泥
细度(m2/kg)
M2
水胶比
M3
胶浆量
(%)
M4
养护
时间
(d)
M5
环境相对湿度(%)
M6
M7
M8
减水剂
M9
粉煤灰掺量(%)
M10
矿粉掺量
(%)
M11
矿渣水泥
1.25
300
1.0
0.3
0.85
20
1.0
1
1.11
25
1.25
0
0.54
0.00
1.00
无
1
0
1
0
1
低热水泥
1.10
400
1.13
0.4
1.0
25
1.2
2
1.11
30
1.18
0.1
0.76
0.05
0.85
有
1.3
20
0.86
20
1.01
普通水泥
1.0
500
1.35
0.5
1.21
30
1.45
3
1.09
40
1.1
0.2
1
0.10
0.76
-
-
30
0.89
30
1.02
火山灰水泥
1.0
600
1.68
0.6
1.42
35
1.75
4
1.07
50
1.0
0.3
1.03
0.15
0.68
-
-
40
0.90
40
1.05
抗硫酸盐水泥
0.78
—
—
—
—
40
2.1
5
1.04
60
0.88
0.4
1.2
0.20
0.61
-
-
-
-
-
-
—
—
-
-
-
-
45
2.55
7
1
70
0.77
0.5
1.31
0.25
0.55
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
50
3.03
10
0.96
80
0.7
0.6
1.4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
14~180
0.93
90
0.54
0.7
1.43
-
-
-
-
-
-
-
-
注:
1
——水力半径的倒数,为构件截面周长(L)与截面积(F)之比,
(m-1);2EsFs/EcFc——配筋率,Es、Ec——钢筋、混凝土的弹性模量(N/mm2),Fs、Fc——钢筋、混凝土的截面积(mm2);3粉煤灰(矿渣粉)掺量——指粉煤灰(矿渣粉)掺合料重量占胶凝材料总重的百分数。
收缩当量温差
(3-15)
式中:
TY(t)——t龄期混凝土收缩当量温差(℃);
α——混凝土线性膨胀系数,1*10-5(1/℃);
根据公式(3-15),计算
TY(3)=1.49,TY(7)=3.42,TY(28)=12.34
结构计算温差
(3-16)
式中:
△Ti——i区段结构计算温度(℃);
Tm(i)——i区段平均温度起始值(℃);
Tm(i+1)——i区段平均温度终止值(℃);
TY(i+1)——i区段收缩当量温差终止值(℃);
TY(i)——i区段收缩当量温差起始值(℃);
根据公式(3-16),计算
△T0-3=-11.77℃
△T3-7=-4.2℃
△T7-28=26.54℃
5)各区段拉应力
(3-17)
式中:
σi——i区段混凝土内拉应力(N/mm2);
;
L——混凝土最大尺寸(mm);
ch——双曲余弦函数。
表3-8松弛系数S(t)
龄期t(d)
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
S(t)
0.57
0.52
0.48
0.44
0.41
0.386
0.368
0.352
0.339
0.327
根据公式(3-17),只计算拉应力,即只计算σ3
σ3=0.34N/mm2
到指定龄期混凝土内最大应力
(3-18)
式中:
ν——泊桑比,取0.15;
根据公式(3-18),计算
N/mm2
6)安全系数
(3-19)
式中:
K——大体积混凝土抗裂安全系数,应≥1.15;
ft——到指定龄期混凝土抗拉强度设计值,取1.1(N/mm2);
根据公式(3-19),计算
K=1.1/0.4=2.75>1.15
满足抗裂条件,故知不会出现裂缝。
作者:
角狂风
作品编号:
1547510232155GZ579202
创作日期:
2020年12月20日
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- 实用 文库 汇编 体积 混凝土 温度 应力 计算