第1篇 基本理论与计算方法

第1章 绪论

第2章 涵闸混凝土的热学性能和力学性能

第3章 涵闸混凝土的温度计算

第4章 涵闸混凝土的温度应力分枥

第5章 计算温度和温度应力的有限单元法

第6章 水管冷却的降温计算

第7章 混凝土的湿度变化和干缩应力

第8章 温度控制和预防裂缝的措施

第2篇 工程经验

第9章 淮安枢纽立交地涵的温度控制

第10章 二河闸的温度控制

第11章 刘家道口节制闸的温度控制

第12章 姜唐湖退水闸的温度控制

第13章 燕山水库溢洪闸的温度控制

第14章 涵闸混凝土温度控制和预防裂缝的工程经验2100433B

涵闸是常见的水工建筑物，是各类防洪、水力发电和引供水工程的重要组成部分。《涵闸混凝土的温度应力与温度控制》共分两篇，第一篇是基本理论与计算方法，第二篇是工程经验，在第二篇中介绍了淮河人海水道淮安立交地涵二河闸、姜唐湖退水闸、刘家道口节制闸和燕山水库泄洪闸的工程经验。《涵闸混凝土的温度应力与温度控制》由王同生、于子忠、张勇、李永江、罗隆芒和石红伟共同编写，王同生负责统稿。

根据温度应力引起的原因可分为两类：

1、自生应力

边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。

2、约束应力

结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：

1、早期

自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

2、中期

自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

3、晚期

混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施如下：

1、 采用改善骨料级配，用干硬性混凝士，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；

2、拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

3、热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

4、在混凝土中埋设水管通人冷水降温；

5、规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；

6、施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。

改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。

加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小，因为大体积混凝土的含筋率极低。只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢的各项性能是稳定的，而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7-15倍，当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超过100—200kg/cm2．因此，在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时，对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝，其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅，但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。