Метод расчета на прочность бетонных конструкций с учетом остаточных напряжений и вязкости разрушения

• Автор: Макачев, Юрий Романович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 265 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.
Глава I. Анализ факторов, влияющих на прочность бетонных конструкций на упругом основании. Цели и задачи исследования

1.1. Учет факторов, связанных с изменением температуры бетонных конструкций .

1.2. Учет факторов связанных с изменением влажности бетона и основания и их влияние

на прочность конструкции . .

1.3. Учет факторов, связанных с остаточными напряжениями в бетонных конструкциях и перераспределение напряжений при нарезке швов.

1.4. Цели, задачи и методы исследования

Глава 2. Возникновение остаточных напряжений в бетоне конструкций. Влияние остаточных напряжений на хрупкую прочность бетона конструкций .

2.1. Возникновение остаточных напряжений в бетоне раннего возраста .

2.2. Решение тепловлажностной и термовлагоупругой задач для системы бетоноснование . . Постановка задачи тепловлагопереноса .
2.3. Исследование напряженного состояния конструкции в зависимости от времени укладки бетона
2.4. Влияние остаточных напряжений на хрупкую прочность бетонных конструкций
Выводы.
Глава 3. Экспериментальная проверка расчетного метода определения остаточных напряжений в бетоне
3.1. Разработка методики экспериментального определения остаточных напряжений в бетоне . . .
3.2. Экспериментальное определение остаточных напряжений в покрытии .
Выводы.
Глава 4. Перераспределение напряжений при нарезке температурных швов в бетонных конструкциях
4.1. Выбор расчетной схемы
4.2. Решение интегрального уравнения для полосы
с краевым разрезом.
Выводы
Глава 5. Зависимость вязкости разрушения бетона от его марки и крупности заполнителя .
5.1. Методика экспериментального определения вязкости разрушения бетона.
5.2. Влияние марки и фракционного состава заполнителя на критическую величину остаточных напряжений в бетоне.
5.3. Установление требований к бетону конструкции
по вязкости разрушения.
Выводы.
Глава 6. Практическое применение полученных результатов. Внедрение. Экспериментальная проверка критериального
уравнения
6.1. Экспериментальное определение температурных полей на опытном участке автодороги МКАДСерлухов.
стр.
6.2. Проверочный расчет на прочность экспериментального участка покрытия. Методика расчета текущих и остаточных температурных напряжений в покрытии
6.3. Расчет хрупкой прочности покрытия.
6.4. Пример расчета остаточных напряжений и хрупкой прочности покрытия
6.5. Расчет годового эффекта от внедрения научноисследовательской работы.
Общие выводы и предложения
Литература


Это вопервых упрощает задачу расчета плит, вместо решения задачи теории упругости можно решать уравнение изгиба пластины с дополнительными членами, характеризующими работу оснований. Такая задача значительно проще исходной, но и ее решение неочевидно. Для конструкции из бетонаматериала с весьма специфическими свойствами особое значение приобретает учет зависимости деформации этого материала от времени. Эти деформации зависят от физикомеханических, теплофизических свойств бетона, свойств окружающей среды, уровня и характера нагрузок. I. Экзотермия бетона, связанная с изменением темлерату
ры окружающей среды, вызывающая линейные и объемные температурные деформации. Усадка бетона, связанная с изменением влажности окружающей среды воздуха, вызывающая линейные и объемные усадочные деформации. Ползучесть бетона, зависящая от температуры окружающей среды, напряженного состояния плиты и свойств материала. Остаточные напряжения, зависящие от технологии изготовления и особенностей конструкций. Внутренние микро и макро дефекты бетона. В общем случае, совместное влияние перечисленных факторов, как показано ниже, не сводится к простой суперпозиции, а зависит от взаимосвязи механизмов, их влияния на прочность. Рассмотрим влияние каждого из перечисленных выше факторов в отдельности. После укладки и уплотнения бетона вследствии протекания процессов интенсивной гидратации и связанной с ним экзотермии в покрытии возникает неоднородное нестационарное температурное поле. Температурное поле определяется из решения краевой задачи теплопроводности. Считая, что унос тепла с боковых поверхностей тонкого покрытия мал по сравнению с уносом тепла с верхней и нижней поверхностей 1,2, задача определения температурного поля значительно упрощается и сводится к решению одномерного нестационарного уравнения теплопроводности. При этом изменение температуры покрытия за счет солнечной радиации и колебаний температуры воздуха в течении суток может быть учтено через граничное условие функцию изменения температуры на поверхности покрытия. Наиболее характерной зависимостью изменения температуры воздуха в течении суток согласно , является гармоническая функция. Следует заметить, что как правило, бетон укладывается на основание, которое оказывает существенное влияние на развитие температурного поля. Однако, существующими методами это влияние не учитывается в расчетах ,3,9. Другой не менее важной задачей в решении проблемы напряженнодеформированного состояния является задача определения влажностной усадки бетона. Известны две теории влажностной усадки 2,,,. Первая теория ставит явление усадки в зависимости от физикохимических процессов, сопровождающих остывание и твердение цементного раствора, и , в основном, определяется скоростью гидратации цемента и количеством воды, взятой для затворения цементного теста 1,,. Вторая теория объясняет усадку только капиллярными явлениями, происходящими в тончайших микропорах цементного теста, вследствии изменения влажности как внутри тела, так и окружающей среды. Поверхностные напряжения менисков, образующихся
в смоченных порах, вызывают давление на стенки пор, которые и производят сжатие цементного теста,, Обе теории усадки не противоречат друг другу и не исключают друг друга ввиду того, что они основаны на том, что главным фактором, определяющим усадку, является содержащаяся в бетоне вода. Ввиду низкой влагопроводности бетона создаются предпосылки к возникновению значительного градиента влажности, это является причиной неравномерного развития усадки в слоях бетона. Неравномерность усадки приводит к образованию внутренних напряжений в твердеющем бетоне. Процесс изменения содержания влаги в бетоне можно описать с помощью дифференциального уравнения диффузии, где в качестве неизвестной функции принимается концентрация воды в бетоне. Если принять, что испарение воды с боковых граней покрытия мало по сравненинию с испарением . Интенсивность поглощения воды цементом, или плотность стоков диффундируемого вещества эквивалентна интенсивности тепловыделения.