室外回填土对超长地下室结构开裂影响的研究

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随着社会经济的发展,城市建筑用地日益紧张,人们更大规模地开发地下空间,因此出现了大量的超长钢筋混凝土地下结构。在正常使用状态下,这类超长地下室结构埋置土中,受外界温差变化的影响较小,从而由环境温差变化引起的温度应力不会超过混凝土的极限抗拉强度,结构安全。但是在施工过程中回填未完成时,由于地下室裸露于空气中,受环境温差的影响较大,可能导致温度应力超过混凝土的极限抗拉强度,产生温度裂缝。因此,本文依托实际工程进行了室外回填土对超长地下室结构开裂影响的研究,并给出有关建议。   首先,从经典三维热传导问题入手推导了结构混凝土内部温度场分布的全过程数理方程,并根据工程实际情况确定了特定状况下的初始条件和边界条件,为结构内部温度场的确定提供依据;同时给出了温度应力计算公式的推导过程,分析了超长混凝土地下结构裂缝产生的机理及各种影响因素。   其次,结合多个工程实例,对地下室顶板、外墙、底板进行不同工况下温度应力的计算,并验算了超长地下室结构所能承受的最不利温差,为合理选取室外回填土的回填时间提供依据。   第三,利用ANSYS有限元软件对实际工程地下室环境温度效应进行数值模拟分析,得出了墙体混凝土温度场的分布规律。并对相同温度荷载作用下,结构未回填土和回填后两种不同工况的温度应力进行对比分析,表明回填土的存在能够有效地降低外界温差变化对结构内部应力的影响。同时,给出了外界温差变化的最不利温度区间,为采取措施有效地防止温度裂缝的产生提供理论基础。   最后,根据地下室结构构造措施,对地下室顶部覆土厚度取值以及室外回填土的合理时间进行研究,给出了在最不利温差情况下,回填完成的时间建议。同时,对及时回填土与其他工序的关系进行对比分析,得出了减小温差、防止结构开裂的综合工艺措施。
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