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序1

前言1

第一章绪论1

1.1工程结构的裂缝1

1.2结构构件裂缝验算1

目 录1

1.3混凝土结构成型阶段3

1.4工程结构早期裂缝3

1.5现浇混凝土结构早期裂缝控制研究5

1.5.1温度作用6

1.5.2收缩变形作用7

1.5.3应力松弛和徐变变形效应7

1.6本书的主要内容8

参考文献9

2.1微观结构特征10

第二章混凝土材料的物理性质10

2.1.1骨料11

2.1.2浆体11

2.1.3过渡区13

2.1.4孔隙率13

2.2热力学特征16

2.2.1水化热16

2.2.2比热C019

2.2.3热传导系数19

2.2.4热扩散系数20

2.2.5热膨胀系数20

2.2.6蓄热系数21

2.3流相特征21

2.3.1亲水性21

2.3.2水密性22

参考文献24

第三章混凝土材料的力学性质25

3.1混凝土的强度特征25

3.1.1抗压强度25

3.1.2抗拉强度26

3.1.3抗弯强度28

3.1.4各种强度间关系29

3.1.5影响混凝土强度的因素30

3.2混凝土的变形特性35

3.2.1弹性模量35

3.2.2影响混凝土弹性模量的因素37

3.2.3泊松比38

3.2.4混凝土的极限变形39

3.2.5混凝土的收缩39

3.2.6影响混凝土收缩的因素40

3.2.7基本计算公式43

3.2.8混凝土的徐变44

参考文献46

第四章普通混凝土材料的早期性质47

4.1水泥水化程度与浆体的孔隙率47

4.2热工特性48

4.2.1混凝土水化热随龄期的发展48

4.2.2混凝土的热膨胀系数49

4.3早期的水分扩散49

4.3.1失水试验49

4.3.2混凝土内相对湿度的变化50

4.4早期抗压强度特性53

4.4.1过渡区粘结强度53

4.4.2早期抗压强度的预测53

4.5.1劈拉强度55

4.5早期抗拉强度试验55

4.5.2直接拉伸强度56

4.6混凝土的早期变形特性57

4.6.1弹模试验57

4.6.2开裂拉应变57

4.7收缩和徐变的测试58

4.7.1标准收缩试验58

4.7.2特殊收缩试验58

4.7.3基本计算公式的若干问题59

4.7.4混凝土的早期徐变59

4.7.5早期徐变系数的计算63

参考文献64

第五章高性能混凝土材料及其早期特性65

5.1.1孔结构67

5.1高性能混凝土的早期物理性质67

5.1.2早期高性能混凝土中的水分68

5.1.3渗透性70

5.1.4失水干燥70

5.2高性能混凝土的热力学特性72

5.3高性能混凝土的强度75

5.3.1高强混凝土的发展历史75

5.3.2抗压强度的发展76

5.3.3抗拉强度77

5.3.4抗拉强度的发展78

5.4高性能混凝土的变形特征79

5.4.1弹性模量的发展79

5.4.2极限拉应变80

5.5高性能混凝土的早期收缩80

5.5.1化学收缩80

5.5.2自干燥收缩81

5.5.3干燥收缩82

5.5.4影响因素84

5.6高性能混凝土的早期徐变88

5.6.1徐变的模型89

5.6.2影响因素91

5.6.3拉伸徐变91

参考文献93

第六章结构混凝土的抗裂性能95

6.1间接作用下构件的受力形式95

6.2配筋构件的拉伸试验97

6.2.1直接拉伸试验设计99

6.2.2试验过程概述100

6.2.3试验结果101

6.3.1试验设计103

6.3.2试验结论103

6.3早期拉伸试验研究103

6.4结构构件的裂缝104

6.4.1正常使用状态下裂缝验算104

6.4.2早期开裂的控制104

参考文献108

第七章纤维混凝土的抗裂性能109

7.1纤维混凝土概述109

7.1.1纤维混凝土的起源109

7.1.2纤维混凝土材料分类110

7.2纤维混凝土增韧作用111

7.3纤维混凝土研究与应用现状112

7.3.1钢纤维混凝土112

7.3.2玻璃纤维增强混凝土112

7.3.3碳纤维增强混凝土113

7.3.4聚合物纤维增强混凝土113

7.4纤维复合材料的增强理论116

7.4.1纤维临界体积率的概念116

7.3.5混杂纤维混凝土116

7.4.2纤维临界长径比118

7.4.3纤维增强机理理论118

7.5 PVA纤维混凝土材料性质试验124

7.5.1劈裂试验125

7.5.2弯折试验128

7.6配筋PVA纤维混凝土构件132

7.6.1梁的极限承载能力试验132

7.6.2板的承载能力试验139

7.7裂缝控制验算建议方法142

7.7.1裂缝开展准则142

7.7.2裂缝宽度预测142

参考文献144

8.1.1国外的研究近况146

8.1混凝土结构早期温度裂缝研究现状146

第八章早期温度场与温度裂缝理论146

8.1.2国内研究者的成果147

8.2热传导问题147

8.2.1控制方程的导出147

8.2.2定解条件150

8.3现浇混凝土的温度场151

8.3.1现浇混凝土的热传导状态方程151

8.3.2定解条件152

8.4现浇墙板厚度方向的温度分布154

8.4.1基本问题154

8.4.2基本假定155

8.4.3全过程的数理方程155

8.4.4等效热交换157

8.4.5导热方程的解158

8.4.6算例说明161

8.5柱体横截面温度场的理论解析163

8.6.1加权余量法原理165

8.6三维温度场的数值解析165

8.6.2三维瞬态热传导问题的伽辽金法166

8.6.3数值实现168

8.7温度变形和温度应力169

8.7.1温度变形169

8.7.2温度应力169

参考文献172

第九章混凝土结构的湿度场理论173

9.1扩散问题及其数学物理方程173

9.1.1扩散定律173

9.1.2质量守恒定律174

9.2混凝土中湿度的扩散174

9.2.1湿度扩散原理174

9.2.2基本参数177

9.2.5讨论178

9.2.3边界条件178

9.2.4初始条件178

9.2.6其他扩散模型179

9.3混凝土结构的湿度场182

9.3.1控制方程182

9.3.2边界条件183

9.4收缩变形机理模型183

9.4.1毛细管张力183

9.4.2互斥力184

9.4.3固体的表面拉力186

9.4.4中间层水分损失186

9.4.5应力所产生的收缩和孔湿度影响187

9.5孔结构理论187

9.6湿度场与宏观变形的联系188

9.7.2数据对比分析189

9.7湿度场的数值模拟189

9.7.1实验概述189

9.8早期干缩变形数值模拟190

9.8.1实验概述190

9.8.2数据对比分析191

9.9孔结构参数的反演192

9.9.1 问题的引出192

9.9.2反问题简介193

9.9.3模型的建立193

9.9.4讨论194

参考文献194

第十章现浇混凝土结构的应力场196

10.1现浇混凝土结构的时变应力分析196

10.1.1初应力法196

10.1.2材料参数的时变性197

10.1.3结构配筋对刚度的贡献198

10.1.4预应力的刚度贡献200

10.1.5力筋（钢筋）单元数值模型201

10.1.6结构应力的松弛效应205

10.2多场耦合方程的数值实现206

10.2.1程序的模块构成206

10.2.2典型模块的系统分析206

10.3混凝土早期开裂预测208

10.3.1混凝土裂缝开展条件208

10.3.2配筋对裂缝宽度的控制209

10.3.3纤维增强对裂缝的控制209

10.3.4采用预应力抗裂的措施209

10.4混凝土结构裂缝控制分析专用软件210

10.5结构混凝土开裂后的数值模拟210

10.5.1连续损伤理论的历史与现状211

10.5.2连续损伤理论模型211

10.5.3有限元中单元开裂后的数值处理214

参考文献215

第十一章工程应用研究217

11.1混凝土超长预制管段217

11.1.1上海市外环线沉管隧道概况217

11.1.2研究要点217

11.1.3模型分析218

11.1.4小结222

11.2现浇楼板裂缝控制222

11.2.1工程概况222

11.2.2研究目标223

11.2.3楼板分析内容223

11.2.4计算条件223

11.3超长地下室墙板的裂缝控制226

11.3.1合成纤维的应用226

11.2.5小结226

11.3.2施工条件控制229

11.3.3释放带的设置231

11.4现浇混凝土屋面结构层裂缝控制237

11.4.1分析方法238

11.4.2小结238

11.5预应力抗裂技术239

11.5.1案例简介239

11.5.2测试研究239

11.5.3讨论241

参考文献243

附录Ⅰ 一阶常微分方程组的数值积分244

附录Ⅱ 非线性方程组的解法253

附录Ⅲ 合成纤维抗裂设计施工要点261

附录Ⅳ 混凝土裂缝控制分析软件CCCTM用户说明书264

附录Ⅴ 试验和工程实践照片291