建工系1130435张艳波——弹性力学小论文

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1、混凝土路面伸缩缝最大间距及其最小宽度的研究同济大学土木工程学院建工系3班学号1130435姓名张艳波摘要钢筋混凝土的裂缝问题是建筑工程中很重要的问题之一。裂缝的出现、扩展严重影响了混凝土结构的耐久性与安全性。本文就是在首先介绍和分析了引起混凝土裂缝的主要原因后，从理论上研究混凝土路面等超长大体积混凝土结构伸缩缝最大间距及最小裂缝宽度，并简要介绍了大体积混凝土结构设计的原则。关键词混凝土路面；伸缩缝；裂缝间距；裂缝宽度；大体积混凝土1概述1）大体积混凝土的定义过去大体积混凝土的定义是根据几何尺寸，主要是根据厚度

2、定义的，国际上一般采用0.8m～1m作为界限。自80年代以后大体积混凝土的定义有了改变，新的定义是：“任意体量的混凝土，其尺寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝，统称为大体积混凝土”。2）大体积混凝土开裂的影响因素大体积混凝土的核心问题是产生裂缝，大体积混凝土在浇筑或平时养护过程中，要经受外界环境与其本身的各种因素的作用，使混凝土中任一点的位移和变形不断地产生应力，当应力超过混凝土的极限强度或应力变形超过混凝土的极限拉应变时，混凝土结构就会产生裂缝。引起大体积混凝土开裂的主要因素有：（1）温差裂缝

3、：由于混凝土内部与外部温差过大而产生的裂缝称温差裂缝。水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面温差过大及外部环境气温变化等原因是产生裂缝的主要因素。这是大体积混凝土产生裂缝最主要的因素。（2）收缩裂缝：即由混凝土收缩所引起的裂缝称为收缩裂缝。影响收缩的主要因素是在施工阶段混凝土中的用水量和水泥用量。用水量和水泥用量越高则造成1混凝土收缩的可能性越大。采用的水泥种类的不同造成混凝土干缩、收缩量也相应不同。混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺等，都对混凝土收缩有着影响。在其施工阶段混凝土逐渐散热和硬化过程

4、中引起混凝土的收缩，而产生很大的收缩应力。如果产生的混凝土收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度就会产生收缩裂缝。在大体积的混凝土里，即使当时的水灰比并不低，混凝土自身收缩量值也大，但它与温度收缩叠加到一起后，就要使应力变得很大，从而造成裂缝的形成。一般在计算时可以将收缩换算成当量降温。（3）沉降裂缝：即由于地基基础的不均匀沉降所引起的裂缝称为沉降裂缝。不均匀沉降在混凝土结构中引起很大的应力，当应力超过混凝土的极限抗拉强度时就会开裂。（4）荷载裂缝：即由于受到荷载的作用而产生的裂缝。荷载作用在结构上，会在结构内

5、引起应力，当荷载产生的应力达到一定数值时混凝土结构就会开裂。综合考虑以上四种因素，引起大体积混凝土结构产生裂缝的主要因素为温差裂缝和收缩裂缝，而收缩又可以换算为当量降温，故温差裂缝是大体积混凝土产生裂缝的主要因素。温度差之所以会引起裂缝，主要是因为温度应力的作用。2研究假设1）从大量的工程结构裂缝处理和调查的结果，混凝土结构特别是超长大体积混凝土结构，80%~90%的裂缝都是由于混凝土降温产生的拉应力超过了混凝土的抗拉强度引起的，更确切地说是混凝土内部的约束拉应变超过了混凝土的极限拉应变引起的。因此我们有理由

6、假设当混凝土中的最大拉应力达到了混凝土的抗拉强度，就认为混凝土就会因此开裂，产生裂缝。2）工业及民用建筑的整体式基础、混凝土路面、基础板结构等超长混凝土结构的开裂大都是由于温度差引起的温度应力，并且这类结构的厚度（高度）远远小于其他两个方向的尺寸，那么根据过去的理论及试验研究，这类结构远离端部靠近中部的区域全截面在温度应力作用下受力比较均匀，可认为全截面均匀受拉或受压，实践证明绝大多数结构满足这一假定。3）根据有关高等土力学理论假定：结构物同地基接触面上得剪应力与水平位移成正比：τ=−Cux（1）2式中τ—结

7、构物同地基接触面上得剪应力（MPa）；u—在上述剪应力作用下发生的水平位移（mm);C—比例系数、地基水平阻力系数，引起单位水平位移所需的剪应力大x3小（N/mm），负号表示剪应力方向永远与水平位移方向相反。根据有关文献，Cx可以偏于安全地取：-23软粘土（1~3）×10Nmm/-23一般砂质粘土（3~6）×10Nmm/-23特别坚硬粘土（610~）×10Nmm/-23风化岩、低强度等级素混凝土（60~100）×10Nmm/-23C10以上的钢筋混凝土（100~150）×10Nmm/以上是目前Cx的简化取值，

8、关于Cx的准确数值仍有待试验研究。实际上，影响Cx值的因素很多，其值随着地基的弹性模量增大而增大，随地基的塑性变形增加而减少，随水平位移增加而增加，随地基对结构反压力的增加而增加，随几何尺寸的增加而减少。3温度收缩应力基本公式的推导如图所示混凝土路面（基础梁或基础板），搁置在地基上，设路面长为L，截面为bh×，路面由于温度的下降发生收缩，由于地基表面的阻力作用，阻力与收缩方向相反，使得路面内产生拉应