水利工程中的混凝土闸墩,体积较大,由于混凝土的抗拉强度较低,热传导性能差,温度变形受到约束,常在施工或使用过程中出现裂缝,破坏闸墩结构的整体性,影响建筑物的安全和耐久性。国内外对大体积混凝土温控和防裂研究主要集中在大坝的温控和防裂上,大量的研究已取得了一定的成果。但对像闸墩一类的块体混凝土结构却缺乏研究,闸墩裂缝频频发生却难以防止。到目前为止,闸墩混凝土的温控和防裂问题仍是水利与土木等工程领域中迫切需要解决的重大课题。 混凝土本身的强度和应变等力学性能是影响混凝土温度裂缝的主要因素之一。昭平台水库杨家岭非常溢洪道闸墩再浇筑施工中发现,几乎所有己浇的闸墩在龄期7到28天内均发现不同程度的混凝土温度裂缝。闸墩混凝土温度裂缝产生的主要原因是温度应力超过了混凝土的抗拉强度或混凝土的温度应变超过了混凝土的极限拉伸值。 本文通过对昭平台水库杨家岭非常溢洪道闸墩力学性能试验研究与分析,得到随龄期变化的混凝土弹性模量和抗拉强度等物理力学参数值;通过对有关实测温度资料进行分析,得到气温变化曲线和闸墩内典型点随龄期变化的温度过程曲线;利用ANSYS软件三维有限元法进行了闸墩施工期的瞬念温度场和应力场仿真计算,仿真分析中考虑了外界气温条件、水泥水化热、弹模、徐变等热力学和物理力学参数以及分层浇筑对闸墩温度应力的影响,并把仿真结果与实际测温资料作对比,分析出混凝土内部由于水化热作用温升温降过快和气温骤降是导致实际工程中闸墩出现温度裂缝的两个根本原因。 文中用断裂力学方法对已建闸墩混凝土开裂后裂缝发展的稳定性进行了分析探讨,预测了裂缝的可能发展趋势,并对其危害性进行了评估;最后考虑闸墩混凝土温度裂缝影响因素,从控制温度、改善约束条件和增强混凝土抗裂性能三方面给出了防止闸墩混凝土开裂、减小温度应力的措施,对闸墩混凝土温度裂缝提出了限制与修补加固措施。