依據《建築施工計算手冊》。
一、計算原理:彈性地基基礎上大體積混凝土基礎或結構各降溫階段綜合最大溫度收縮拉應力,按下式
計算:降溫時,混凝土的抗裂安全度應滿足下式要求:
式中 (t)──各齡期混凝土基礎所承受的溫度應力(n/mm2);
混凝土線膨脹係數,取1.0×10-5;
──混凝土泊松比,當為雙向受力時,取0.15;
ei(t)──各齡期綜合溫差的彈性模量(n/mm2);
ti(t)──各齡期綜合溫差(℃);均以負值代入;
si(t)──各齡期混凝土鬆弛係數;
cosh──雙曲余弦函式;
約束狀態影響係數,按下式計算:
h──大體積混凝土基礎式結構的厚度(mm);
cx──地基水平阻力係數(地基水平剪下剛度)(n/mm2);
l──基礎或結構底板長度(mm);
k──抗裂安全度,取1.15;
ft──混凝土抗拉強度設計值(n/mm2)。
二、計算:
(1) 計算各齡期混凝土收縮值及收縮當量溫差
取y0=3.24×104, 則1dm1=1.42; m2=0.93; m3=0.70; m4=0.95; 收縮值為:
y(1)=y0×m1×m2……×m10(1-e-0.01×1)=0.028×10-4
1d收縮當量溫差為:
ty(1)=y(1)/=0.28℃
同樣由計算得:
y(2)=0.056×10ty(2)=0.56℃
y(3)=0.084×10ty(3)=0.84℃
(2) 計算各齡期混凝土綜合溫差及總溫差
2d綜合溫差為:
t(2)=t(1)-t(2)+ty(2)-ty(1)=-1.72℃
同樣由計算得:
t(3)=-1.72℃
(3) 計算各齡期混凝土彈性模量
1d彈性模量:
e(1)=ec(1-e-0.09×1)=0.219×104n/mm2
同樣由計算得:
e(2)=0.42×10 n/mm
e(3)=0.603×10 n/mm
(4) 各齡期混凝土鬆弛係數根據實際經驗資料荷載持續時間t,按下列數值取用:
s(1)=0.062;
s(2)=0.124;
s(3)=0.186;
(5) 最大拉應力計算
取 =1.0×10-50.15cx=0.02;
h=2500mml=90800mm。
根據公式計算各階段的溫差引起的應力
1) 2d (第一階段):即第1d到第2d溫差引起的應力:
由公式:
得:0.4364×10-4
再由公式:
得: 2)=-0.008n/mm2
同樣由計算得:
2) 3d:即第2d到第3d溫差引起的應力:
3)=-0.014n/mm
3) 總降溫產生的最大溫度拉應力:
max=(2)+(3)=-0.022n/mm2
混凝土抗拉強度設計值取0.4n/mm2,則抗裂縫安全度:
k=0.4/-0.022=-18.18<1.15 不滿足抗裂條件
自約束裂縫控制計算書
一、計算原理 (依據《建築施工計算手冊》) :
澆築大體積混凝土時,由於水化熱的作用,中心溫度高,與外界接觸的表面溫度低,當混凝土表面受外界氣溫影響急劇冷卻收縮時,外部混凝土質點與混凝土內部各質點之間相互約束,使表面產生拉應力,內部降溫慢受到自約束產生壓應力。則由於溫差產生的最大拉應力和壓應力可由下式計算:
式中 t、c──分別為混凝土的拉應力和壓應力(n/mm2);
e(t)──混凝土的彈性模量(n/mm2);
混凝土的熱膨脹係數(1/℃)
△t1──混凝土截面中心與表面之間的溫差(℃)
混凝土的泊松比,取0.15-0.20。
由上式計算的t如果小於該齡期內混凝土的抗拉強度值,則不會出現表面裂縫,否則則有可能出現裂縫,同時由上式知採取措施控制溫差△t1就有可有效的控制表面裂縫的出現。
大體積混凝一般允許溫差宜控制在20℃-25℃範圍內。
二、計算:
取 ec=2.55×104n/mm2,=1×10-5,△t1=5℃,=0.15
1) 混凝土在1d齡期的彈性模量,由公式:
計算得: e(3)=0.6×104n/mm2
2) 混凝土的最大拉應力由式:
計算得: t=0.24n/mm2
3) 混凝土的最大壓應力由式:
計算得: c=0.12n/mm2
4) 3d齡期的抗拉強度由式:
計算得: ft3=0.54n/mm2
結論: 因內部溫差引起的拉應力不大於該齡期內混凝土的抗拉強度值,所以不會出現表面裂縫。
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