留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

混凝土箱梁水化热温度损伤修正耦合方法

张岗 贺拴海 宋一凡

张岗, 贺拴海, 宋一凡. 混凝土箱梁水化热温度损伤修正耦合方法[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(1): 54-60.
引用本文: 张岗, 贺拴海, 宋一凡. 混凝土箱梁水化热温度损伤修正耦合方法[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(1): 54-60.
ZHANG Gang, HE Shuan-hai, SONG Yi-fan. Updating coupling method of hydration heat temperature damage for concrete box girder[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(1): 54-60.
Citation: ZHANG Gang, HE Shuan-hai, SONG Yi-fan. Updating coupling method of hydration heat temperature damage for concrete box girder[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(1): 54-60.

混凝土箱梁水化热温度损伤修正耦合方法

基金项目: 

国家西部交通建设科技项目 200538181215

详细信息
    作者简介:

    张岗(1980-), 男, 甘肃庆阳人, 长安大学工学博士研究生, 从事桥梁结构理论与分析研究

    贺拴海(1962-), 男, 陕西洛川人, 长安大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U441.5

Updating coupling method of hydration heat temperature damage for concrete box girder

More Information
  • 摘要: 为了防止混凝土箱梁墩顶块在施工过程中出现早期开裂与温冲现象, 研究了混凝土水化热温度损伤模型, 综合考虑混凝土弹性模量与边界条件的时变效应, 采用线性迭代方法, 建立了混凝土箱梁墩顶块水化热温度损伤修正耦合方法, 计算了水化热温度损伤场随时间变化的过程, 得到了水化热温度损伤时程关系曲线, 分析了温度损伤时变效应规律。计算结果与实测结果对比表明: 混凝土箱梁水化热温度偏差小于10%, 水化热温差峰值比水化热温度峰值滞后约32h, 等效应变峰值与温差峰值发生时间相同, 水化热温度损伤度与等效应变成正比, 时变效应规律一致, 因此, 此方法可行。

     

  • 图  1  三维空间

    Figure  1.  3D space

    图  2  指数函数损伤模型

    Figure  2.  Exponential function damage model

    图  3  温度测点

    Figure  3.  Measure points of temperature

    图  4  底层温度分布

    Figure  4.  Temperature distribution of bottom layer

    图  5  顶层温度分布

    Figure  5.  Temperature distribution of upper layer

    图  6  水化热温度峰值时程曲线

    Figure  6.  Time-dependent curves of peak values for hydration heat temperatures

    图  7  水化热温差峰值时程曲线

    Figure  7.  Time-dependent curves of peak values for hydration heat temperature difference

    图  8  底层等效应变分布

    Figure  8.  Distribution of equivalent strain for bottom layer

    图  9  顶层等效应变分布

    Figure  9.  Distribution of equivalent strain for upper layer

    图  10  等效应变时程曲线

    Figure  10.  Time-dependent curves of equivalent strains

    图  11  损伤度时程曲线

    Figure  11.  Time-dependent curves of damage degrees

    表  1  理论温度与实测温度比较

    Table  1.   Comparison of theory and actual temperatures

    测点 累计时间/h 24 48 72 96 120 144 168 192
    A1 实测温度/℃ 56.7 65.3 62.4 55.7 53.1 47.5 42.7 38.5
    理论温度/℃ 56.4 66.6 63.4 57.4 51.1 45.2 40.3 36.9
    偏差/% 0.4 -2.0 -1.6 -3.1 3.8 4.8 5.6 4.2
    A2 实测温度/℃ 58.3 61.6 57.2 54.5 54.5 44.9 38.1 35.7
    理论温度/℃ 56.3 66.8 63.6 57.6 51.3 45.4 40.5 37.1
    偏差/% 3.4 -8.4 -9.4 -5.7 5.9 -1.1 -6.2 -3.9
    A3 实测温度/℃ 54.3 69.0 69.9 66.7 57.0 49.6 44.9 37.8
    理论温度/℃ 56.2 67.4 65.7 60.6 54.5 48.2 42.8 39.1
    偏差/% -3.4 2.3 6.0 9.1 4.4 2.8 4.7 -3.4
    A4 实测温度/℃ 52.8 65.4 66.9 62.3 50.7 50.3 44.9 37.6
    理论温度/℃ 55.8 65.9 63.9 58.8 52.9 46.7 41.5 38.0
    偏差/% -5.7 -0.8 4.5 6.0 -4.3 7.2 7.6 -1.1
    A5 实测温度/℃ 56.6 61.0 61.3 59.5 57.4 44.6 39.1 37.0
    理论温度/℃ 55.2 64.3 63.2 58.9 53.2 47.1 41.6 38.1
    偏差/% -2.5 -5.4 -1.4 1.2 7.3 -5.6 -6.3 -2.9
    D1 实测温度/℃ 52.6 53.2 53.4 44.0 42.3 35.6 30.1 28.3
    理论温度/℃ 56.3 57.0 52.0 46.9 41.9 36.9 32.8 30.8
    偏差/% -7.0 -7.1 2.6 -6.6 0.9 -3.6 -8.9 -8.8
    D2 实测温度/℃ 51.6 69.7 70.4 61.8 58.2 55.1 44.7 36.2
    理论温度/℃ 55.8 65.8 63.9 58.9 53.0 46.9 41.6 38.1
    偏差/% -8.1 5.6 9.2 4.6 8.9 8.2 6.9 -5.2
    D3 实测温度/℃ 58.0 58.6 58.9 58.3 57.0 49.4 44.5 40.1
    理论温度/℃ 55.0 63.2 61.3 56.9 51.4 45.6 40.4 37.1
    偏差/% 5.2 -7.4 -4.0 2.4 9.8 7.7 8.9 7.4
    下载: 导出CSV

    表  2  修正弹性模量

    Table  2.   Modified modulus of elasticity GPa

    时间点/h 24 48 72 96 120 144 168 192
    原始弹性模量 7.80 12.00 14.63 16.42 17.73 18.72 19.50 20.13
    测点 A1 7.49 11.23 13.60 15.31 16.60 17.58 18.37 19.03
    A2 7.49 10.99 13.27 14.99 16.34 17.36 18.18 18.88
    A3 7.45 11.29 13.76 15.52 16.81 17.78 18.54 19.17
    A4 7.43 11.24 13.69 15.44 16.73 17.71 18.47 19.11
    A5 7.44 11.26 13.71 15.44 16.72 17.69 18.45 19.09
    D1 7.49 11.29 13.69 15.40 16.69 17.68 18.46 19.11
    D2 7.47 1.42 13.88 15.57 16.82 17.77 18.54 19.16
    D3 7.43 11.16 13.50 15.18 16.45 17.44 18.23 18.91
    下载: 导出CSV
  • [1] 徐道远, 王向东, 朱为玄, 等. 混凝土坝的损伤及损伤仿真计算[J]. 河海大学学报: 自然科学版, 2002, 30(4): 14-17. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HHDX200204003.htm

    Xu Dao-yuan, Wang Xiang-dong, Zhu Wei-xuan, et al. Damage to concrete dams and its simulation calculation[J]. Journal of Hohai University: Natural Sciences, 2002, 30(4): 14-17. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HHDX200204003.htm
    [2] 王振波, 王向东, 徐道远. 混凝土结构温度应力仿真分析[J]. 南京工业大学学报, 2002, 24(5): 20-24. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NHXB200205007.htm

    Wang Zhen-bo, Wang Xiang-dong, Xu Dao-yuan. Imitated analysis of thermal stresses in concrete structure[J]. Journal of Nanjing University of Technology, 2002, 24(5): 20-24. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NHXB200205007.htm
    [3] 宋玉普, 冀晓东. 混凝土冻融损伤可靠度分析及剩余寿命预测[J]. 水利学报, 2006, 37(3): 92-96. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLXB200603001.htm

    Song Yu-pu, Ji Xiao-dong. Analysis on reliability of concrete under freezing-thawing action and evaluation of residual life[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2006, 37(3): 92-96. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLXB200603001.htm
    [4] 张岗, 贺拴海, 宋一凡. 混凝土箱梁水化热温度损伤安全评价模型研究[J]. 安全与环境学报, 2007, 7(4): 143-147. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-AQHJ200704038.htm

    Zhang Gang, He Shuan-hai, Song Yi-fan. Safety mode for evaluation hydration heat temperature damage on concrete box bridge[J]. Journal of Safety and Environment, 2007, 7(4): 143-147. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-AQHJ200704038.htm
    [5] 劳宇. 混凝土水化热温度损伤研究[D]. 南京: 河海大学, 2006.
    [6] 王振波, 徐道远, 王向东, 等. 混凝土热损伤试验研究[J]. 河海大学学报: 自然科学版, 2001, 29(6): 94-98. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HHDX200106021.htm

    Wang Zhen-bo, Xu Dao-yuan, Wang Xiang-dong, et al. Experimental study on concrete thermal damage[J]. Journal of Hohai University: Natural Sciences, 2001, 29(6): 94-98. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HHDX200106021.htm
    [7] 王铁梦. 工程结构裂缝控制[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1997.
    [8] 杨秋玲, 马可栓. 大体积混凝土水化热温度场三维有限元分析[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2004, 36(2): 61-63. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HEBX200402036.htm

    Yang Qiu-ling, Ma Ke-shuan. Analysis of massive concrete 3-dimensional finite element hydrated heat temperature field[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2004, 36(2): 61-63. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HEBX200402036.htm
    [9] 阮静, 叶见曙, 谢发祥, 等. 高强度混凝土水化热的研究[J]. 东南大学学报: 自然科学版, 2001, 31(3): 53-56. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DNDX200103012.htm

    Ruan Jing, Ye Jian-shu, Xie Fa-xiang, et al. Study on heat of hydration on high strength concrete[J]. Journal of Southeast University: Natural Science Edition, 2001, 31(3): 53-56. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DNDX200103012.htm
    [10] 朱伯芳. 考虑温度影响的混凝土绝热温升表达式[J]. 水利发电学报, 2003, 22(2): 69-73. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SFXB200302009.htm

    Zhu Bo-fang. A method for computing the adiabatic temperature rise of concrete considering the effect of the temperature of concrete[J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 2003, 22(2): 69-73. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SFXB200302009.htm
    [11] 朱伯芳. 水工混凝土结构的温度应力与温度控制[M]. 北京: 水利水电出版社, 1999.
    [12] 张湧, 刘斌, 贺拴海, 等. 桥梁大体积混凝土温度控制与防裂[J]. 长安大学学报: 自然科学版, 2006, 26(3): 43-46. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL200603010.htm

    Zhang Yong, Liu Bin, He Shuan-hai, et al. Temperaure control and anti-crack of massive concrete in large bridges[J]. Journal of Chang'an University: Natural Science Edition, 2006, 26(3): 43-46. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL200603010.htm
    [13] 刘来君, 贺拴海, 宋一凡. 大跨径桥梁施工控制温度应力分析[J]. 中国公路学报, 2004, 17(1): 53-56. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL200401012.htm

    Liu Lai-jun, He Shuan-hai, Song Yi-fan. Analysis of temperature stress in control of long-span bridge construction[J]. China Journal of Highway and Transport, 2004, 17(1): 53-56. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL200401012.htm
    [14] 彭友松, 强士中. 公路混凝土箱梁三维温度应力计算方法[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(1): 63-67. http://transport.chd.edu.cn/article/id/200701014

    Peng You-song, Qiang Shi-zhong. 3-D thermal stress computation method of highway concrete box-girder[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(1): 63-67. (in Chinese) http://transport.chd.edu.cn/article/id/200701014
    [15] 徐世烺, 张秀芳. 混凝土结构裂缝扩展全过程的新GR阻力曲线断裂判据[J]. 土木工程学报, 2006, 39(10): 19-28. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC200610003.htm

    Xu Shi-liang, Zhang Xiu-fang. The new GR crack extension resistance as a fracture criterion for complete crack propagationin concrete structures[J]. China Civil Engineering Journal, 2006, 39(10): 19-28. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC200610003.htm
  • 加载中
图(11) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  239
  • HTML全文浏览量:  97
  • PDF下载量:  496
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2007-06-11
  • 刊出日期:  2008-02-25

目录

    /

    返回文章
    返回