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        地基變形誘發(fā)大面積混凝土結(jié)構(gòu)斷裂損傷的數(shù)值模擬研究

        2021-02-23 12:30:10
        建筑施工 2021年11期
        關(guān)鍵詞:拋物面齡期水池

        榮 建

        上海城建市政工程(集團(tuán))有限公司 上海 200065

        1 研究的緣起

        污水處理廠作為重要的污水收集和處理場(chǎng)所,是每一個(gè)城市不可或缺的市政工程和生活設(shè)施。為保證污水處理廠的污水處理能力,滿足城市污水處理要求,作為污水廠主要設(shè)施的沉淀池和凈化池必須具有抗?jié)B性和耐腐蝕性。研究表明,污水處理池混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是造成滲水的直接原因,也是混凝土腐蝕和內(nèi)部損傷的主要影響因素[1-2]。超過(guò)一定寬度和深度的裂縫對(duì)地下混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B漏、耐腐蝕甚至使用壽命有著極大的影響,裂縫本身可造成結(jié)構(gòu)承載力的降低,而以裂縫為運(yùn)輸通道的有害離子可造成鋼筋的銹蝕,進(jìn)而影響混凝土的耐久性[3-4]。影響污水處理池混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B和耐久性的因素主要有混凝土內(nèi)部空隙和膠結(jié)狀態(tài)、溫度裂縫、徐變收縮裂縫、變形裂縫等。

        針對(duì)混凝土裂縫的控制,人們從材料和施工方面對(duì)混凝土收縮裂縫控制進(jìn)行了大量研究[5-6],取得了許多有實(shí)用價(jià)值的成果。但對(duì)地基變形、差異沉降引發(fā)的污水處理池類大型混凝土結(jié)構(gòu)的斷裂和損傷問(wèn)題尚缺乏系統(tǒng)性的研究,對(duì)于混凝土內(nèi)部裂隙的微觀結(jié)構(gòu)類型、分布形態(tài)、演化規(guī)律及其與地基變形因素的相關(guān)性缺乏深入了解,因而工程設(shè)計(jì)和施工各環(huán)節(jié)中混凝土裂縫、滲透性、混凝土運(yùn)營(yíng)期健康狀態(tài)等預(yù)測(cè)和防控缺乏基礎(chǔ)理論支撐。

        本文聚焦軟土地基非均勻變形狀態(tài)下大型污水處理池結(jié)構(gòu)斷裂損傷問(wèn)題,通過(guò)建立符合工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的三維數(shù)值模型、模擬典型的地基變形模式,研究地基差異沉降變形引起結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)變化、裂縫形成與演化的基本規(guī)律??蔀檐浲恋鼗笮臀鬯幚沓亟Y(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性預(yù)測(cè)提供理論參考。

        2 結(jié)構(gòu)數(shù)值模型及地基變形特征模擬

        2.1 大型水池結(jié)構(gòu)FEM模型

        根據(jù)功能要求,污水處理池的基本結(jié)構(gòu)形式為箱形敞開(kāi)式主體混凝土結(jié)構(gòu)和內(nèi)部隔墻、進(jìn)水管道、排水管道等組成的半沉埋結(jié)構(gòu),內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布形式及其受力狀態(tài)比較復(fù)雜且各類結(jié)構(gòu)的幾何尺度差異巨大,對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)體進(jìn)行數(shù)值計(jì)算有較大技術(shù)難度。

        本文重點(diǎn)研究地基變形狀態(tài)下水池混凝土結(jié)構(gòu)的受力和斷裂損傷問(wèn)題,為簡(jiǎn)便起見(jiàn),忽略所有管道和對(duì)整體受力影響微弱的局部構(gòu)建,將水池簡(jiǎn)化為圖1所示的等效形式。

        圖1 污水處理池混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)等效形式

        考慮結(jié)構(gòu)與地基的相互作用,參照上海某大型污水處理池結(jié)構(gòu),建立三維數(shù)值模型。數(shù)值模型中,混凝土結(jié)構(gòu)輪廓尺寸Ⅰ型結(jié)構(gòu)為187 mh 125 mh 10 m、Ⅱ型結(jié)構(gòu)為116 mh 124 mh 10 m,外輪廓主體結(jié)構(gòu)及底板厚度0.8 m。模型三維尺寸為400 mh 200 mh 30 m。模型邊界條件:底邊為二向位移約束,側(cè)面為法相位移約束,頂面為自由面。

        2.2 地基變形特性及其一般化作用模式

        地基變形受工程地質(zhì)、地下水環(huán)境等多種復(fù)雜因素影響,變形的基本形態(tài)復(fù)雜多樣。考慮地層變形的力學(xué)特性,結(jié)構(gòu)彎曲應(yīng)力主要取決于其彎曲曲率,取二次函數(shù)為地基變形的基本特征,通過(guò)計(jì)算分析不同變形曲率狀態(tài)下,水池結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場(chǎng)及其斷裂損傷風(fēng)險(xiǎn)。地基變形典型模式分析如下:

        Ⅰ型水池結(jié)構(gòu)土體沿x向拋物面隆起按式(1)計(jì)算:

        2.3 基本計(jì)算參數(shù)

        參考?xì)W洲規(guī)范EN 1992-1-1∶2004給出的計(jì)算公式,計(jì)算獲得不同齡期混凝土力學(xué)參數(shù)如表1所示。

        表1 鋼筋混凝土力學(xué)參數(shù)

        根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和依托工程地質(zhì)資料,取各土層的物理力學(xué)參數(shù)如表2所示。

        表2 土體力學(xué)參數(shù)

        3 計(jì)算結(jié)果與分析

        3.1 結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布特性

        3.1.1 土體沿x向拋物面隆起

        以1 d齡期混凝土結(jié)構(gòu)為例,施加x方向拋物面強(qiáng)制位移,結(jié)構(gòu)隨土體發(fā)生相應(yīng)變形。計(jì)算獲得結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布如圖2所示。土體與結(jié)構(gòu)會(huì)存在脫開(kāi)區(qū)域,相互間并不會(huì)有拉力作用。

        圖2 土體沿x向拋物面隆起水池結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布

        圖2(a)和圖2(b)所示為Ⅰ型結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布狀態(tài)。池角部和y方向的2塊橫隔板(即底板,下同)應(yīng)力較大,超過(guò)6 MPa,沿x向橫隔板應(yīng)力也超過(guò)此齡期抗拉強(qiáng)度1.1 MPa,有開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。隔墻連接處,由于剛度突變產(chǎn)生較大應(yīng)力集中,而底板除邊緣區(qū)域外,應(yīng)力未超過(guò)抗拉強(qiáng)度,基本無(wú)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。圖2(c)和圖2(d)顯示,y方向的橫隔板及其與底板交接處應(yīng)力較大,超過(guò)抗拉強(qiáng)度,有開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。底板形狀不規(guī)則,局部應(yīng)力集中,尤其是中間位置有開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。單純看底板主體區(qū)域,在邊緣區(qū)域的局部應(yīng)力會(huì)大于此時(shí)的抗拉強(qiáng)度,而存在開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

        各圖中應(yīng)力分布狀態(tài)顯示,峰值應(yīng)力位于結(jié)構(gòu)幾何變形劇烈位置和剛度突變位置。

        3.1.2 土體沿y向拋物面隆起

        在模型池底土體上表面分別施加沿y方向變化的拋物面狀隆起,池底中心位置最大隆起80 mm(拋物面最大值),兩池的前后邊緣處位移均為零。模擬計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

        圖3 土體沿y向拋物面隆起水池結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布

        圖3(a)和圖3(b)所示的Ⅰ型水池結(jié)構(gòu):池角部和橫隔板應(yīng)力較大,超過(guò)此齡期抗拉強(qiáng)度1.1 MPa,有開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。而底板除邊緣區(qū)域外,應(yīng)力未超過(guò)抗拉強(qiáng)度,無(wú)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)力峰值位于結(jié)構(gòu)變形曲率最大及剛度突變處。

        圖3(c)和圖3(d)所示的Ⅱ型水池結(jié)構(gòu):橫隔板及其與底板交接處應(yīng)力較大,超過(guò)抗拉強(qiáng)度,有開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。底板形狀不規(guī)則,局部應(yīng)力集中,尤其是中間位置有開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。單純看底板主體區(qū)域,在邊緣區(qū)域的局部應(yīng)力會(huì)大于此時(shí)的抗拉強(qiáng)度,而存在開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)力峰值位于兩端結(jié)構(gòu)變形曲率最大及剛度突變處。

        3.1.3 土體呈橢圓拋物面隆起

        在池底土體上表面分別施加橢圓拋物面隆起,池底中心位置最大隆起80 mm(拋物面最大值),兩池的四邊中心位置位移均為零(角部其實(shí)發(fā)生沉降)。結(jié)果如圖4所示。

        圖4(a)和圖4(b)所示的Ⅰ型水池結(jié)構(gòu):池角部和橫隔板應(yīng)力較大,超過(guò)此齡期抗拉強(qiáng)度1.1 MPa,有開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。而底板應(yīng)力均未超過(guò)抗拉強(qiáng)度,基本無(wú)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

        圖4 土體橢圓拋物面隆起時(shí)水池結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布

        圖4(c)和圖4(d)所示的Ⅱ型水池結(jié)構(gòu):橫隔板及其與底板交接處應(yīng)力較大,超過(guò)抗拉強(qiáng)度,有開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。底板形狀不規(guī)則,局部應(yīng)力集中,尤其是中間位置有開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。單純看底板主體區(qū)域,僅在邊緣少量區(qū)域應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度,開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)較小。

        綜合上述圖2~圖4所示水池結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布狀態(tài)可知,地基發(fā)生差異沉降時(shí),水池結(jié)構(gòu)將形成顯著的附加應(yīng)力場(chǎng):水池四周豎向結(jié)構(gòu)的上下面為應(yīng)力高度集中區(qū)域;附加應(yīng)力大小與地基變形曲面的曲率分布密切相關(guān),曲率越大應(yīng)力越大,應(yīng)力峰值點(diǎn)位于曲率最大值點(diǎn)位;水池結(jié)構(gòu)角點(diǎn)和墻柱連接點(diǎn)等剛度突變位置,附加應(yīng)力顯著增大;結(jié)構(gòu)豎向幾何尺度越大,上下斷面附加應(yīng)力越大,水池底板結(jié)構(gòu)應(yīng)力顯著小于周邊結(jié)構(gòu)應(yīng)力??傊鼗冃螚l件下大面積混凝土結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力分布體現(xiàn)了彎曲應(yīng)力的特性。

        3.2 峰值應(yīng)力與混凝土齡期相關(guān)性

        3.2.1 土體沿x向拋物面隆起時(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)力

        當(dāng)?shù)鼗a(chǎn)生x向拋物面隆起時(shí),不同結(jié)構(gòu)拉壓應(yīng)力峰值及其隨混凝土齡期變化的情況如圖5所示。

        圖5 土體沿x向拋物面隆起時(shí)水池結(jié)構(gòu)應(yīng)力峰值隨齡期變化

        圖5結(jié)果顯示:彎曲方向上(x方向),水池周邊拉壓正應(yīng)力均顯著大于底板應(yīng)力值,反映了結(jié)構(gòu)截面高度對(duì)彎曲正應(yīng)力的影響;最大拉應(yīng)力、壓應(yīng)力沿水平面內(nèi)x方向分布;應(yīng)力隨混凝土養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng),變化較小。

        3.2.2 土體沿y向拋物面隆起時(shí)結(jié)構(gòu)受力

        當(dāng)?shù)鼗a(chǎn)生y向拋物面隆起時(shí),不同結(jié)構(gòu)拉壓應(yīng)力峰值及其隨混凝土齡期變化的情況如圖6所示。

        圖6結(jié)果顯示:彎曲方向上(y方向),水池左右兩端墻體混凝土結(jié)構(gòu)拉壓正應(yīng)力均顯著大于底板應(yīng)力值,反映了結(jié)構(gòu)截面高度對(duì)彎曲正應(yīng)力的影響;最大拉應(yīng)力、壓應(yīng)力沿水平面內(nèi)y方向分布,體現(xiàn)了整體結(jié)構(gòu)沿y方向豎向彎曲應(yīng)力分布特點(diǎn);應(yīng)力隨混凝土養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng),無(wú)明顯變化。

        圖6 土體沿y向拋物面隆起時(shí)水池結(jié)構(gòu)應(yīng)力峰值隨齡期變化

        3.2.3 土體呈橢圓拋物面隆起時(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)力

        當(dāng)?shù)鼗a(chǎn)生橢圓拋物面隆起時(shí),不同結(jié)構(gòu)拉壓應(yīng)力峰值及其隨混凝土齡期變化的情況如圖7所示。

        圖7 土體呈橢圓拋物面隆起時(shí)水池結(jié)構(gòu)應(yīng)力峰值隨齡期變化

        圖7結(jié)果顯示:水池四周墻體混凝土結(jié)構(gòu)拉壓正應(yīng)力均顯著大于底板應(yīng)力值,反映了結(jié)構(gòu)截面高度對(duì)彎曲正應(yīng)力的影響;結(jié)構(gòu)最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力分別沿水池墻體的長(zhǎng)度方向,水池四周墻體附加應(yīng)力(拉壓應(yīng)力)顯著大于地板結(jié)構(gòu)的峰值應(yīng)力。

        綜合上述結(jié)果:結(jié)構(gòu)截面高越大,地基變形彎曲應(yīng)力越大;結(jié)構(gòu)高度一定且無(wú)剛度突變條件下,地基變形曲率變化梯度越顯著,彎曲附加應(yīng)力越大;結(jié)構(gòu)最大張拉應(yīng)力方向總是沿著結(jié)構(gòu)彎曲變形方向,考慮到混凝土結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度低的特性,工程設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)相應(yīng)部位的布筋設(shè)計(jì),提高其抗拉強(qiáng)度從而降低水池結(jié)構(gòu)斷裂損傷風(fēng)險(xiǎn);水池短邊墻體混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力(含拉壓應(yīng)力)總體大于長(zhǎng)邊上的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。此外,模擬計(jì)算應(yīng)力值一定程度上包含了水池結(jié)構(gòu)隔板及其他功能結(jié)構(gòu)連接處彎曲剛度突變引起的應(yīng)力集中,使得結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)分布產(chǎn)生局部非均勻狀態(tài),但對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力峰值影響不大;應(yīng)力隨混凝土養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng)無(wú)明顯變化,主要原因是表征結(jié)構(gòu)抗彎剛度特性的混凝土的彈性模量隨養(yǎng)護(hù)期變化不大,但由于初齡混凝土強(qiáng)度較低,極易產(chǎn)生破壞或局部斷裂損傷,應(yīng)引起工程設(shè)計(jì)高度注意。

        4 結(jié)構(gòu)斷裂損傷力學(xué)原因及風(fēng)險(xiǎn)分析

        從上述計(jì)算結(jié)果可知,結(jié)構(gòu)的壓應(yīng)力峰值遠(yuǎn)小于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗壓強(qiáng)度,不存在壓剪破壞的可能性。而結(jié)構(gòu)局部區(qū)域拉應(yīng)力峰值部分接近甚至超過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,存在局部產(chǎn)生拉裂破壞的風(fēng)險(xiǎn)。匯總計(jì)算結(jié)果,對(duì)不同地基變形狀態(tài)下污水處理池拉應(yīng)力最大值變化特性及可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)張拉破壞作概要分析,如圖8所示。

        圖8 典型地基變形狀態(tài)下污水處理池結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力峰值及其隨齡期變化

        結(jié)果顯示:結(jié)構(gòu)應(yīng)力峰值大小與模擬沉降變形曲面形式密切相關(guān),長(zhǎng)(x)軸向拋物面應(yīng)力峰值相對(duì)較小、短(y)軸向拋物面應(yīng)力峰值相對(duì)較大;結(jié)構(gòu)高度越大,變形引起的峰值應(yīng)力越大,反之越??;地基變形時(shí)的養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)結(jié)構(gòu)峰值應(yīng)力變化影響較小(混凝土不同齡期彈性模量變化不大且計(jì)算中未考慮混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度);水池底板結(jié)構(gòu)峰值應(yīng)力(含壓應(yīng)力的絕對(duì)值)遠(yuǎn)小于池周墻體的應(yīng)力。

        根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)理論以及前述水池混凝土結(jié)構(gòu)與土體接觸面間滿足變形協(xié)調(diào)條件的假定前提,取模型梁的半高為H、混凝土彈性模量為Ec,地基變形引起混凝土結(jié)構(gòu)彎曲曲率半徑為ρ(x,y)。則任意截面上的最大正應(yīng)力如式(7)所示:

        由式(1)可見(jiàn),當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)公稱高度H確定的情況下,決定混凝土結(jié)構(gòu)任意截面上最大應(yīng)力的參數(shù)包括混凝土彈性模量Ec(不同養(yǎng)護(hù)齡期變化)和截面上結(jié)構(gòu)曲率半徑ρ(x,y)。在給定混凝土齡期和結(jié)構(gòu)幾何尺寸的前提下,結(jié)構(gòu)上最大正應(yīng)力發(fā)生在曲率半徑最小的截面外側(cè)。

        對(duì)應(yīng)于表1所述的地基變形曲面方程,曲率半徑可表達(dá)如式(8)所示:

        表3 地基變形曲率半徑最大值

        實(shí)際工程中,地基變形一般由總體平行位移(上浮或沉降)和局部化差異變形兩部分組成。前者由于地基作用于上部混凝土結(jié)構(gòu)的荷載與混凝土自重荷載平衡,使結(jié)構(gòu)整體上?。ɑ虺两担?,不產(chǎn)生彎矩作用,后者則因彎曲變形使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向張拉(壓縮)應(yīng)力。

        考慮不同養(yǎng)護(hù)齡期混凝土彈性模量、水池結(jié)構(gòu)高度(底板厚度)及模擬地基變形最小曲率半徑,根據(jù)式(1)可計(jì)算出對(duì)應(yīng)地基變形條件下水池結(jié)構(gòu)(池周邊及底板)的最大應(yīng)力。

        對(duì)于水池混凝土結(jié)構(gòu),壓縮強(qiáng)度尚有很大冗余量。因此,本文僅對(duì)結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。結(jié)合上海白龍港污水處理池工程,取結(jié)構(gòu)彎曲高度10 m(對(duì)應(yīng)于水池四周墻體結(jié)構(gòu))和0.8 m(對(duì)應(yīng)于水池底板混凝土結(jié)構(gòu)高度)分別計(jì)算對(duì)應(yīng)于前述模擬地基沉降最小曲率半徑的結(jié)構(gòu)應(yīng)力,并與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行匯總,如圖9所示。

        圖9 結(jié)構(gòu)彎曲應(yīng)力隨變形曲率半徑變化

        圖9中曲線為根據(jù)應(yīng)力計(jì)算公式(1)計(jì)算的對(duì)應(yīng)于鋼筋混凝土彈性模量Ec={10,15,20,25,30,35} MPa(對(duì)應(yīng)于混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)期T={1,3,7,14,28} d的彈性模量)理論計(jì)算結(jié)果。實(shí)心散點(diǎn)是采用數(shù)值模擬地基沉降最小曲率半徑和混凝土結(jié)構(gòu)各齡期對(duì)應(yīng)的彈性模量,按式(1)計(jì)算的結(jié)果。空心散點(diǎn)為數(shù)值模擬計(jì)算獲得的對(duì)應(yīng)于相同點(diǎn)位、相同曲率半徑、相同齡期彈性模量條件下的計(jì)算結(jié)果。

        圖9(a)顯示:3種條件下的計(jì)算結(jié)果總體吻合,同一曲率半徑條件下,計(jì)算結(jié)果基本位于混凝土彈性模量[20 MPa,35 MPa]對(duì)應(yīng)區(qū)間內(nèi);隨結(jié)構(gòu)變形曲率半徑的減小,彎曲正應(yīng)力顯著增大;由于數(shù)值計(jì)算結(jié)果中未能完全過(guò)濾掉隔板結(jié)構(gòu)造成結(jié)構(gòu)剛度突變帶來(lái)應(yīng)力集中的影響,圖中數(shù)值計(jì)算結(jié)果略大于理論計(jì)算結(jié)果。圖9(b)顯示:與圖9(a)結(jié)果比較,由于底板結(jié)構(gòu)厚度較?。s為水池邊墻結(jié)構(gòu)的1/12),理論計(jì)算結(jié)果幾乎等比例減小;數(shù)值模擬計(jì)算所得水池底板結(jié)構(gòu)正應(yīng)力明顯大于相同參數(shù)和邊界條件下的理論計(jì)算結(jié)果。究其原因,數(shù)值計(jì)算中水池底板上面布置有高度4~5 m的隔板,很大程度上提高了結(jié)構(gòu)實(shí)際高度,從而提高了抗彎剛度(增加的應(yīng)力在數(shù)值計(jì)算結(jié)果中未能過(guò)濾),從而導(dǎo)致數(shù)值模擬結(jié)果大于理論計(jì)算結(jié)果。尤其值得注意的是,當(dāng)?shù)鼗冃吻拾霃絉(z)<2 000 m時(shí),隨曲率半徑減小,結(jié)構(gòu)附加彎曲應(yīng)力呈指數(shù)形式增大,使混凝土結(jié)構(gòu)斷裂損傷的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。

        上述研究表明,地基差異沉降對(duì)養(yǎng)護(hù)初齡的大面積混凝土結(jié)構(gòu)抗拉穩(wěn)定性及裂紋的產(chǎn)生和延展存在較大影響,豎向尺度(截面高度)較大的結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生拉應(yīng)力超限。尤其是水池結(jié)構(gòu)功能要求的隔板連接處,因結(jié)構(gòu)剛度突變而形成極高的應(yīng)力集中,使局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力超過(guò)混凝土強(qiáng)度,造成結(jié)構(gòu)破裂或微裂紋產(chǎn)生,對(duì)水池結(jié)構(gòu)抗?jié)B性能形成不良影響。

        5 結(jié)語(yǔ)

        基于數(shù)值模擬和理論分析,系統(tǒng)分析了大型污水處理池混凝土結(jié)構(gòu)在典型地基變形條件下附加受力空間分布特征及其地基變形狀態(tài)的相關(guān)性。結(jié)果表明:地基變形將對(duì)大面積混凝土結(jié)構(gòu)形成顯著的附加應(yīng)力場(chǎng);結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力場(chǎng)分布與地基變形形式及變形量密切相關(guān),主要受變形曲率的支配,曲率越大應(yīng)力集中越顯著;混凝土結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)因素主要是局部附加拉應(yīng)力超限引起的斷裂損傷;水池結(jié)構(gòu)斷裂損傷的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要位于四周截面高度大的局部區(qū)域及剛度突變區(qū)域。尤其是附加彎曲應(yīng)力與地基變形曲率半徑存在負(fù)指數(shù)型關(guān)系,當(dāng)?shù)鼗冃吻拾霃叫∮谀骋涣恐?,結(jié)構(gòu)局部張拉斷裂損傷風(fēng)險(xiǎn)將急劇上升。

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