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毕业论文 力学和环境荷载耦合作用下的涵洞结构耐久性能模拟

  • 简介:毕业论文-力学和环境荷载耦合作用下的涵洞结构耐久性能模拟,共96页,35197字,中文摘要,力学荷载和环境荷载的耦合作用是造成钢筋混凝土结构性能产生劣化的主要,原因。长期以来,对钢筋混凝土结构耐久性能的研究大多局限于力学荷载
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适用专业:水利水电工程
适用年级:大学
论文编号:201382

论文简介:

毕业论文-力学和环境荷载耦合作用下的涵洞结构耐久性能模拟,共96页,35197字
中文摘要
力学荷载和环境荷载的耦合作用是造成钢筋混凝土结构性能产生劣化的主要
原因。长期以来,对钢筋混凝土结构耐久性能的研究大多局限于力学荷载或者环
境荷载单独作用的情况,难以全面地反映结构内部的温度、湿度变化造成的干缩
和徐变,以及对结构整体变形的影响。本文所采用的 DuCOM-COM3 分析软件通
过模拟混凝土浇筑时水泥水化的过程,进而模拟混凝土内部孔隙率的发展变化过
程,从而模拟混凝土在环境温度、湿度变化影响下的干缩、徐变等指标随龄期变
化的过程,最终实现对结构在力学荷载作用下变形、开裂等宏观现象的模拟和预
测。上述计算过程包涵了对力学荷载和环境荷载耦合效应的综合分析,有较大的
工程实践应用价值。
本文以三个涵洞工程实例为背景,采用 DuCOM-COM3 分析软件对其进行了
数值模拟分析,计算结果较好地模拟了混凝土内部的孔隙率、温度、湿度,同时
可以较好地反映出长期变形、裂缝宽度等结构宏观力学指标的变化过程,但与实
测长期变形有较大差距。本文通过敏感性分析进一步证明了分析软件和计算过程
的可靠性,并通过极限分析探讨了实测大变形产生的可能原因。
本文的模拟计算验证了进行力学和环境荷载耦合作用分析的重要性和必要
性,同时通过敏感性分析和极限分析模拟影响混凝土涵洞结构耐久性能的一些关
键因素,对工程应用有一定的指导意义。
关键词:钢筋混凝土; 耐久性; 环境荷载与力学荷载的耦合作用
 
ABSTRACT
Owing to the coupling effect of mechanical load and environmental actions,
reinforced concrete structural performance gradually decreases. However, most of the
past research effort on concrete durability only focuses on their individual effects. It
can hardly describe the shrinkage and creep due to both load and environmental effects,
such as change of temperature and relative humidity; as a result, inappropriate
estimation of structural deformation is obtained. To overcome this problem, a finite
element analytical software DuCOM-COM3 is used in this study. It simulates the
cement hydration process since concrete construction, and then the porosity developing
process inside concrete, and thereby the shrinkage and creep associated with
temperature and relative humidity, and finally the macroscopic deformation and
cracking behavior. With the consideration of both mechanical load and environmental
actions, the long term performance of engineering structures can be analyzed.
Here, DuCOM-COM3 is applied to simulate the long term performance of three
underground culverts. The analysis results can match the measurement with the
porosity, temperature and relative humidity inside concrete, and the tendency of the
long term deformation and crack width, although still large gap of deformation is
found between analysis and measurement. Sensitive analyses are then carried out to
verify the applicability of the simulation tool and analytical method. Finally, the
possible reason of large deformation is discussed with the limit state analysis.
This study proves the necessity and importance of consideration of coupling effect
of mechanical load and environmental actions in engineering application. The key
factors affecting the long term performance of underground culverts are studied and
the analysis results can be fruitful for engineering practice.
Keywords:reinforced concrete; durability; coupling effect of mechanical load
and environmental actions.


目录
第 1 章 绪 论 ....1
1.1 课题背景和意义 1
1.1.1 混凝土结构耐久性问题 1
1.1.2 影响耐久性的主要因素 2
1.1.3 力学荷载和环境荷载的耦合作用 .2
1.2 课题研究现状 ....4
1.2.1 文献调研分析 .......4
1.2.2 材料分析工具 DuCOM 和力学计算工具 COM3 介绍 ...5
1.2.3 利用 DuCOM 和 COM3 耦合( LINK)计算介绍 .6
1.3 课题研究现状 ....7
1.3.1 工程实例简介 .......7
1.3.2 前期计算分析 .....10
1.4 研究技术路线和预期目标 .......13
第 2 章 耦合作用下的具体算例分析 .......15
2.1 考虑环境荷载的耦合作用的有限元模型 .15
2.2 有关计算数据处理 ..17
2.2.1 环境荷载设置 .....17
2.2.2 力学荷载设置 .....25
2.2.3 材料属性设置 .....26
2.3 算例初步计算分析 ..30
2.4 本章小结 .38
第 3 章 影响洞道结构性能的敏感性因素分析 40
3.1 温度和湿度值的敏感性分析 ...40
3.2 土压力有关因素敏感性分析 ...41
3.3 力学和环境敏感性要素汇总算例分析 ....45
3.4 其它敏感性因素分析 .......56
3.5 本章小结 .59
第 4 章 影响结构性能要素的极限分析 ...60
4.1 考虑修改混凝土物性的力学模型极限分析 .....60
4.2 对环境和力学荷载以外的因素分析 63
4.3 本章小结 .64
第 5 章 结论和展望 .65
5.1 工作总结和结论分析 .......65
5.2 进一步研究展望 ......65
插图索引 ...67
表格索引 ...71
参考文献 ...72
致 谢 .74
声 明 .75
附录 A 外文资料的调研书面翻译 ....76


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