高温差下混凝土板温度翘曲试验研究.pdf
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1、1 2 低温建筑技术 2 0 1 4 年第 l 2 期( 总第 1 9 8 期) 高温差下混凝土板温度翘 曲试 验研究 李永毅 , 李强 , 吴士斌 , 米建军 , 李忠友 ( 1 中国人民解 放军 9 3 0 5 5部队 。 沈阳1 1 0 0 2 1; 2 沈阳军区空军后勤部 。 沈阳1 1 0 0 2 1 ) 【 摘要】 翘曲应力是引起道面板断裂破坏的一个重要原因, 分别对不同尺寸和不同纤维材料的水泥混凝 土路面板进行了温度翘曲应力试验研究, 得到了尺寸效应及纤维材料对路面板温度翘曲应力的影响规律, 为混凝 土道面板的工程设计提供参考依据。 【 关键词】 高温差; 水泥混凝土; 道面;
2、翘曲应力 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 4 ) 1 2 0 0 1 2 一 O 3 由于环境变化等因素的影响, 当水泥混凝土道面 板的温度沿板厚不均匀分布时, 混凝土的热胀冷缩将 会 在板 内产生温度翘 曲变形 。翘 曲变形 在受 到 自重 、 地基反力等约束时, 便会产生翘曲应力, 特别是温 度梯度较大时, 翘 曲应力可能接近甚至超过荷载应 力。水泥混凝 土道 面板 在道 路 及机 场跑 道 中应 用广 泛, 温度引起的翘曲应力和荷载应力的共同作用往往 是其断裂破坏 的一个 主要原 因 , 因而深入
3、 开展 温度翘 曲应力 的相关研究具有重要的工程意义 。 目前水泥 混凝 土道 面板 温 度翘 曲应 力 的研 究有 解析法 j 、 数值法 和试验法 三种方法。其中 试验法的假设和简化条件少 , 能够更为真实的反应混 凝 土道 面板 温度翘 曲应 力 的实际情 况 , 然而 当前针 对 软纤维水 泥混凝 土板 等新 式 道 面板 的试 验研 究还 相 对较 少。文 中通 过对 不 同尺 寸 的软纤 维 水泥 混凝 土 板、 改性聚酯纤维水泥混凝土板和钢纤维 +改性聚酯 纤维 水泥混凝土板 的温度 翘 曲应力 试验研 究 , 分 析得 到相应路面板温度 翘 曲应 力的变化 规律 , 提 出了减
4、 小 4结 语 ( 1 ) 文中寒冷地 区混凝 土重力 坝在 自然 浇筑条 件下不通冷却水管冷却无法满足温度控制及防裂标 准的要求, 而采取适当的保温措施与通水冷却相结合 的方法能够很好的满足温度控制及防裂标准 的要求。 通过论证分析说明文中拟定的温控措施较为合理。 ( 2 ) 文中使用的方法计算周期短、 结果精确, 可 为寒冷地 区其他类似工程提供参考。为进一步优化 混凝土重力坝温控措施, 该工程冷却水管参数优化问 题 , 浇筑温度、 浇筑层厚等问题有待深入讨论。 参考 文献 1 朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 M 第二版 温度翘 曲应力 的方 法 , 为混凝 土道面板 的工程 设计
5、 提 供参考依据。 1 实验材料及仪器 试 验道面板 采用 三 种不 同纤维 掺量 的 水 泥混 凝 土板 , 即软纤 维水 泥混 凝 土板 ( 改 性聚 酯纤 维 +聚丙 烯腈纤 维) 、 改性聚酯 纤维水泥混凝 土板 、 钢纤 维 +改 性聚酯纤维水泥混凝土板。试验道面板尺寸规格分 为两种 , 分别 为小板 3 7 5 X 4 0 m和大板 3 7 5 8 0 m, 厚度 为 3 2 0 m m, 抗 折 强 度 为 5 0 MP a , 抗 冻 等 级 为 F 3 0 0 , 抗渗等级超 过 P 1 2 。试验地点 位 于甘肃 酒 泉地 区, 该地区 8月份和9月份 日平均温差分别为 1
6、 5 0 C 和 1 5 4 。 试验用应变片 的型号为 S z 1 2 0I O O A A, 电阻值 为 1 2 0 0 2 n, 灵敏系数 2 0 1 80 1 , 栅长 X栅宽 = 3 X 1 0 0 , 工 作 温 度 为 一3 0一 +6 0 。应 变仪 采用 Y E 2 5 3 8型静态应变测量处理仪 , 具有测量热电势 自动 补偿 的动 能 , 具 有 单片桥 路补偿 及 自动调 零功 能 , 预 热时间短 , 测量精度高 , 稳定性能好。 北京: 中国水利水电出版社, 2 0 1 2 : 3 8 5 6 2 2 凌骐 , 黄淑萍 严寒地 区混 凝土坝表 面保 护材料 的敏感性
7、 研 究 J 水 电能源科学 , 2 0 0 9, 2 7 ( 4 ) :1 1 71 2 0 3 邵战涛 , 朱岳 明, 等 高寒 地区混凝 土重力 坝温 控 防裂 研究 J 三峡大学学报( 自然科学版) , 2 0 0 8 , 3 0 ( 1 ) : 6 8 4 朱伯芳 考虑水管冷却效果的混凝土等效热传导方程 J 水利学报 , 1 9 9 1 , ( 1 2) : 4 3 4 9 5 黄淑萍, 等锦屏一级水电站大坝混凝土浇筑4 5 m层厚关键 技术研究 R 河海大学 , 2 0 1 1 , 8 : 1 21 7 收稿日期 2 0 1 4 0 8 - 0 8 作者简介 丁海玲 ( 1 9 9
8、 0一), 女 , 江苏连 云港 人, 硕 士研 究 生 , 研究方 向: 计算力学与工程传真。 李永毅等: 高温差下混凝土板温度翘曲试验研究 1 3 温度变化引起水泥混凝土道面板发生翘曲变形, 其应变最大值出现在板表面位置, 因此采用在混凝土 板表面粘 贴应 变 片 的方法 测定 板 的应 变。不 同尺寸 板测点布置如图 1 所示 , 软纤维板、 改性聚酯纤维( p p 纤维) 板和钢纤维 +聚酯纤维板的测点布置如图 2 所示 。 l 1 3 -7 7 3 1 1 2 8 ; 5 8 3 7 5m 板 4 3 7 5 m 板 9 -1 1 0 6 图1 不同尺寸板应变片粘贴示意图 p p 纤
9、维 6 2 L 5 上 l l l 3 - 9 1 广 7 T3 1 2 l O 8 4 钢纤维+ p 维 聚丙烯腈 p p 纤维 图2 不 同材料板应变片粘贴示意图 2试验数据处理 与分析 2 1 不同尺寸 的混凝土板试验结果 大板和小板上各测点的应变值测量在 8月下旬 ( 8 月 2 0日3 1日) 进行, 选取道面板在高温阶段到 降温阶段( 即上午 1 1 : 0 0点到晚上2 3 : 0 0之间) 的应变 值, 测量后均值化得到每时刻的平均应变值。混凝土 在发生温度翘曲过程中, 近似认为应力应变关系曲线 为线性关系, 因而平均应变值的变化可以间接反应翘 曲应力的变化规律。图3至图 8
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