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第1章 绪论1

1.1 大体积混凝土温度应力的重要意义1

1.2 混凝土温度应力的特点2

1.3 混凝土温度及应力的变化过程3

1.4 混凝土温度应力的类型4

1.5 混凝土温度应力的分析4

1.6 混凝土裂缝的原动力是温度应力而不仅是温度5

1.7 控制温度应力、防止裂缝的技术措施6

1.8 最近30年大体积混凝土温控防裂的基本经验7

第2章 混凝土的力学与热学性能9

2.1 混凝土性能随龄期而变化的关系式9

2.2 混凝土的微裂缝与破坏机理13

2.3 混凝土的抗拉强度14

2.4 混凝土的极限拉伸变形16

2.5 混凝土的弹性模量18

2.6 混凝土的热学性能21

2.7 水泥水化热与混凝土的绝热温升23

2.8 混凝土的自生体积变形30

2.9 混凝土的干湿变形30

2.10 混凝土的自由温度变形与热膨胀系数31

2.11 混凝土的半熟龄期32

2.12 原型混凝土与室内混凝土试件性能的差别35

参考文献36

第3章 热传导方程与边值条件38

3.1 热传导方程38

3.2 初始条件和边界条件39

3.3 边界条件的近似处理42

3.4 气温45

3.5 库水温度估算50

3.6 库水温度数值计算57

3.7 太阳辐射热65

3.8 温度场求解方法概述及一维问题差分解法和图解法69

3.9 二维温度场的差分解法75

3.10 外界温度变化的影响深度76

3.11 从施工期到运行期的温度变化79

3.12 稳定温度场81

3.13 温度场反分析83

参考文献87

第4章 混凝土的浇筑温度和水化热温升88

4.1 混凝土的出机口温度88

4.2 混凝土的入仓温度89

4.3 混凝土的浇筑温度90

4.4 混凝土浇筑层水化热温升的理论解95

4.5 水管冷却与层面散热共同作用下浇筑层温度场的理论解99

4.6 混凝土水化热温升的图解法和数值解法100

4.7 混凝土坝施工期温度场实用计算104

参考文献112

第5章 混凝土的天然冷却114

5.1 第三类边界条件半无限体的冷却114

5.2 第一类边界条件平板的冷却115

5.3 第三类边界条件平板的冷却118

5.4 初温均匀分布、外温按余弦函数变化、第一类边界条件下平板的温度场120

5.5 外界温度任意变化时平板的温度场127

5.6 两向及三向冷却问题、乘积定理129

参考文献131

第6章 混凝土的应力—应变关系和弹性徐变应力分析132

6.1 混凝土的应力—应变关系132

6.2 混凝土的徐变度138

6.3 混凝土的松弛系数和松弛模量147

6.4 用于初步设计的混凝土弹性模量、徐变度和松弛系数150

6.5 混凝土徐变对结构变形和应力的影响154

6.6 混凝土结构的分类和弹性徐变应力分析方法156

6.7 晚龄期混凝土结构简谐应力分析158

6.8 晚龄期混凝土结构简谐应力分析的等效模量法和等效温度法161

参考文献164

第7章 嵌固板与自由板的温度应力167

7.1 嵌固板温度应力167

7.2 自由板温度应力计算原理170

7.3 混凝土自由板因水化热而产生的温度应力174

7.4 外界温度简谐变化时第一类边界条件自由板的温度应力175

7.5 外界温度简谐变化时第三类边界条件自由板的温度应力181

7.6 拆模引起的温度应力185

参考文献190

第8章 计算温度场的有限单元法191

8.1 热传导问题的变分原理191

8.2 稳定温度场计算195

8.3 等参数单元199

8.4 不稳定温度场的显式解法202

8.5 不稳定温度场的隐式解法205

8.6 不稳定温度场算例207

参考文献209

第9章 计算温度应力的有限单元法210

9.1 弹性温度应力分析210

9.2 变应力作用下弹性徐变方程的隐式解法217

9.3 混凝土弹性徐变温度应力分析222

9.4 复合单元224

9.5 弹性徐变体应力场分区异步长算法227

9.6 不稳定温度场分区异步长解法231

参考文献234

第10章 气温变化应力、混凝土表面保温和养护236

10.1 寒潮期间气温折线变化时的表面温度应力236

10.2 气温正弦变化、单向散热时的表面保温238

10.3 气温正弦变化、双向散热时的表面保温243

10.4 临界表面放热系数247

10.5 施工期坝块越冬应力与表面保温250

10.6 国内外混凝土表面保温的实践经验255

10.7 表面保温效果的宏观分析258

10.8 重要部位长期保温的必要性260

10.9 表面保温材料261

10.10 过水缺口的表面保温270

10.11 过水孔口的防裂措施270

10.12 混凝土的早期养护271

参考文献271

第11章 混凝土浇筑块的温度应力273

11.1 刚性基础上浇筑块均匀冷却应力的理论解275

11.2 弹性基础上多层浇筑块温度应力的理论解276

11.3 弹性基础上浇筑块均匀冷却应力的数值解281

11.4 浇筑块温度应力影响线286

11.5 冷却区高度对温度应力和接缝开度的影响294

11.6 两种上下层温差299

11.7 关于基础混凝土温差控制的两个原理300

11.8 浇筑块长度对施工期温度应力的影响309

11.9 基础浇筑块施工期温度应力的近似计算311

11.10 分缝间距对年变化温度应力的影响311

11.11 混凝土过度预冷的开裂风险313

11.12 并列多个坝块的温度应力315

11.13 混凝土自重引起的当量温升315

11.14 混凝土浇筑块二维温度应力的变化规律316

11.15 混凝土浇筑块三维温度应力变化规律321

11.16 混凝土浇筑块实际裂缝情况324

参考文献328

第12章 混凝土重力坝与支墩坝的温度应力330

12.1 重力坝的无应力温度场330

12.2 均匀温差引起的重力坝温度应力332

12.3 通仓浇筑重力坝温度应力的特点333

12.4 常态混凝土重力坝的温度应力337

12.5 碾压混凝土重力坝的温度应力339

12.6 重力坝的贯穿性裂缝及其影响347

12.7 重力坝的劈头裂缝349

12.8 重力坝运行期年变化温度场引起的应力352

12.9 重力坝运行期纵缝开度的变化357

12.10 严寒地区重力坝温度应力361

12.11 重力坝加高的温度应力363

12.12 重力坝加高时减轻温度应力的措施369

12.13 解决重力坝加高问题的新思路372

12.14 重力坝加高中防止新老混凝土结合面开裂的方法377

12.15 宽缝重力坝的温度应力与裂缝381

12.16 支墩坝的温度应力与裂缝383

参考文献385

第13章 混凝土拱坝温度应力387

13.1 拱坝温度荷载概论387

13.2 恒定水位下的拱坝温度荷载391

13.3 变化水位下的拱坝温度荷载396

13.4 寒冷地区有保温层拱坝的温度荷载400

13.5 减小拱坝温度荷载的方法406

13.6 碾压混凝土拱坝的温度控制与接缝设计408

13.7 混凝土拱坝运行期裂缝与永久保温419

13.8 拱坝接缝灌浆时间的探讨427

13.9 拱坝裂缝433

13.10 拱坝温度应力的观测成果438

参考文献440

第14章 船坞、船闸和水闸的温度应力442

14.1 坞墙和闸墩的自生温度应力442

14.2 船坞坞墙的约束应力442

14.3 水闸闸墩的约束应力447

14.4 窄底板上坞墙和闸墩的约束应力448

14.5 简化计算449

14.6 水闸温度应力的三维有限元分析452

14.7 岩基上的船坞、水闸和溢洪道456

14.8 计算应力与实测应力的比较456

参考文献457

第15章 混凝土坝仿真分析、动态温控、数字监控与温度应力模型试验458

15.1 混凝土坝全过程仿真分析458

15.2 混凝土坝的动态温度控制与温控决策支持系统461

15.3 混凝土坝的数字监控463

15.4 混凝土坝温度场和应力场模型试验467

参考文献469

第16章 弹性地基上梁的温度应力470

16.1 梁的自生温度应力470

16.2 半平面地基上梁的约束应力471

16.3 文克尔地基上梁的温度应力480

参考文献489

第17章 圆形隧洞运行期的温度应力490

17.1 计算模型的选择490

17.2 圆形隧洞的温度场490

17.3 圆形隧洞的弹性温度应力493

17.4 圆形隧洞的弹性徐变温度应力495

参考文献499

第18章 混凝土管道的温度应力500

18.1 轴对称圆形管道的温度应力500

18.2 管道过水内温骤降引起的温度应力501

18.3 正弦变化准稳定温度作用下的管道应力504

18.4 水化热在混凝土管道内引起的应力505

参考文献508

第19章 混凝土坝内孔口温度应力509

19.1 坝内圆形孔口的温度应力——温度为半径的幂函数509

19.2 坝内圆形孔口的温度应力——温度为时间的余弦函数510

19.3 坝内钢管周围的温度应力——温度为时间的余弦函数512

19.4 坝内矩形泄水孔口的早期温度应力515

19.5 坝内矩形泄水孔口的晚期温度应力517

19.6 坝内矩形泄水孔口附近的湿胀应力519

参考文献520

第20章 混凝土结构与钢筋混凝土结构的温度应力与徐变分析521

20.1 素混凝土结构与钢筋混凝土结构温度应力的差别和设计原则521

20.2 素混凝土构件温度应力分析523

20.3 钢筋混凝土和预应力混凝土构件的徐变分析524

参考文献533

第21章 混凝土与钢筋混凝土的干缩应力534

21.1 混凝土湿度场计算及混凝土的干缩特性534

21.2 混凝土自由板的干缩应力535

21.3 钢筋混凝土板的干缩应力537

21.4 混凝土的湿胀应力539

参考文献540

第22章 混凝土的断裂541

22.1 混凝土的微观裂缝和宏观裂缝541

22.2 裂缝扩展条件542

22.3 混凝土的断裂韧度544

22.4 内部裂缝的应力强度因子544

22.5 表面裂缝的应力强度因子545

22.6 圆孔边缘裂缝的应力强度因子546

参考文献546

第23章 混凝土的水管冷却548

23.1 概述548

23.2 后期水管冷却平面温度场550

23.3 后期水管冷却空间温度场554

23.4 初期水管冷却温度场560

23.5 水管冷却温度场及冷却时间实用算式563

23.6 水管冷却的等效热传导方程567

23.7 水管冷却自生温度徐变应力的理论解570

23.8 水管冷却自生温度徐变应力的数值分析573

23.9 水管冷却温度场与应力场的有限元解法577

23.10 水管冷却三原则580

23.11 初期水管冷却方式研究581

23.12 中后期水管冷却方式研究584

23.13 加密塑料水管、强化混凝土冷却593

23.14 水管冷却的利与弊596

23.15 高温季节进行坝体二期水管冷却时的表面保温597

23.16 影响水管冷却效果的几个因素599

23.17 水管冷却施工中的几个问题601

参考文献602

第24章 混凝土的预冷和仓面冷却604

24.1 概述604

24.2 地笼取料605

24.3 冷却拌和水及加冰拌和606

24.4 预冷骨料606

24.5 仓面喷雾和表面流水冷却608

参考文献610

第25章 氧化镁混凝土筑坝611

25.1 内含氧化镁611

25.2 外掺氧化镁612

25.3 氧化镁混凝土筑坝的六大差别613

25.4 氧化镁混凝土膨胀变形计算模型617

25.5 氧化镁混凝土应用于重力坝619

25.6 氧化镁混凝土应用于拱坝621

25.7 氧化镁混凝土筑坝的两种指导思想623

25.8 氧化镁混凝土筑坝的两种实践结果624

参考文献626

第26章 大体积混凝土冬季施工627

26.1 大体积混凝土冬季施工问题及其设计原则627

26.2 大体积混凝土冬季施工的技术措施628

26.3 大体积混凝土冬季施工的蓄热保温计算629

26.4 混凝土坝冬季施工实例630

参考文献636

第27章 寒冷地区混凝土坝的温度控制637

27.1 寒冷地区气候特点637

27.2 寒冷地区混凝土坝温度控制的困难637

27.3 寒冷地区混凝土坝温度控制638

27.4 小结642

参考文献642

第28章 坝体分缝分块644

28.1 横缝形式和间距644

28.2 纵缝形式和间距645

28.3 浇筑层厚度649

28.4 相邻坝块高差651

28.5 水电站混凝土分缝分块与封闭块653

参考文献654

第29章 混凝土的允许温差、制冷负荷及裂缝的检查与处理656

29.1 混凝土抗裂计算公式656

29.2 混凝土抗裂能力的室内试验657

29.3 原型混凝土与室内试件抗拉性能的差别659

29.4 抗裂安全系数的合理取值660

29.5 混凝土允许温差及表面保温能力计算663

29.6 国内外采用的混凝土允许温差664

29.7 混凝土坝温度控制实例668

29.8 制冷负荷679

29.9 混凝土裂缝的检查和分类682

29.10 混凝土裂缝的处理683

参考文献687

第30章 大体积混凝土结构温度控制要则689

30.1 结构形式选择689

30.2 混凝土材料性能优选689

30.3 混凝土抗裂计算690

30.4 混凝土允许温差690

30.5 混凝土温度应力分析691

30.6 混凝土坝分缝分块691

30.7 混凝土重力坝的温度控制692

30.8 混凝土拱坝的温度控制693

30.9 混凝土浇筑温度控制693

30.10 水管冷却693

30.11 表面保温694

30.12 混凝土冬季施工694

30.13 结语694

附录：单位换算695