前言
一直以来,裂缝问题一直是水工建筑物面临的一大难题,对大型泵站工程而言尤为如此。泵站由于其特殊的结构、环境和受力条件,很容易开裂,但是采用切实有效的综合防裂措施,裂缝产生的几率是可以控制的。
导致泵站混凝土开裂的因素很多,包括自重、温变、干缩、约束、施工质量等,并且这些因素总是随时间不断变化的。只有真正掌握了裂缝的成因机理和变化规律,才能有的放矢,科学地采取防裂方法及其具体措施。因此,本书在系统总结前人研究工作基础之上,结合科研及实际在建的工程项目,对泵站混凝土裂缝成因进行了深入的研究和讨论,并对泵站施工防裂措施获得了一点体会,主要的创新点如下。
(1)混凝土是一种复合材料,考虑到导热系数和热交换系数的各种影响因素,提出了一个混凝土导热系数预测模型和一个考虑湿度、风速影响的混凝土热交换系数拟合式,并通过试验验证了它们的合理性。
(2)泵站作为一种薄壁结构,干缩变形更为突出。湿度变化是引起干缩的主要原因之一,采用非线性湿度扩散理论和非稳定温度场理论,研发了考虑干缩、水管冷却效应的温度、湿度和应力场的计算程序,能够更加精确地模拟施工期温度应力和湿度应力问题。
(3)在工程现场室内外混凝土非绝热温升试验反演的基础上,提出了湿度特性参数的反演方法,适用于施工现场的动态跟踪的施工反馈研究,可以避免专业试验测定。
(4)对泵站进水流道混凝土施工期进行温度场、湿度场以及相应的应力场仿真计算,根据计算结果分别从温度和湿度方面讨论了泵站混凝土施工期裂缝形成机理和温控、湿控措施的防裂效果。在此基础上优选了各种施工防裂措施,认为多种措施相结合的复合防裂措施可有效防止泵站结构裂缝的产生,工程应用表明温度场和湿度场仿真计算为泵站混凝土结构的防裂方案确定提供了重要依据。
本书的出版得到了“水资源高效利用与保障工程河南省协同创新中心”“河南省高校科技创新团队支持计划(14IRTSTHN028)”的大力支持,特此表示感谢。
由于时间仓促,加之水平有限,书中欠妥甚至谬误之处在所难免,敬请读者批评指正,不吝赐教。
华北水利水电大学 郭利霞
2015年2月