大体积钢筋混凝土结构抗裂监测与分析
摘要
随着我国经济的高速发展，大体积混凝土在工程中被广泛应用。但混凝土会因自身
水化热及干燥收缩等因素而发生变形，这将使大体积混凝土出现表里变形不一致以及整
体收缩过大等问题，进而在内约束和外约束的作用下产生较大应力。如不采取措施，混
凝土将产生深度裂缝甚至贯穿裂缝。因此，降低大体积混凝土中的应力，防止混凝土出
现开裂尤为重要。在大体积混凝土跳仓法施工中，连接仓块受到相邻仓块的约束，更易
开裂。本文采用试验、有限元模拟及现场实测的方法，对某工程大体积钢筋混凝土连接
仓块的防裂措施效果进行分析，并在实际工程中提出了防裂措施，效果良好，可为相似
工程提供参考。
（1）根据不同胶凝材料的水化温升数据，以粉煤灰和矿粉代替部分水泥试配双掺
混凝土，并对不同配合比的混凝土进行抗压强度以及绝热温升试验。按照保证混凝土强
度的同时，降低绝热温升的原则，通过比对试验数据挑选性能最适宜的混凝土配合比。
（2）在施工前，建立大体积钢筋混凝土连接仓块有限元模型。对连接仓块在自身和
后续上层仓块浇筑后的温度值、应力值进行模拟。根据模拟结果中的最大拉应力与相同
龄期下的抗拉强度对比结果，针对不同施工方案下连接仓块的安全性评估了施工措施的
防裂效果。结果显示，采取减少约束的施工措施对降低混凝土的拉应力、防止开裂起到
了较好的作用。
（3）根据有限元结果布设温度、应变以及零应力应变传感器，监测施工后混凝土的
温度及应变数据。通过对比模拟与实测温度数据，修正应力模拟值。改进已有方法，以
应变及零应力应变数据计算出应力数据，并与应力模拟值对比验证其可靠性。结果显示，
实测计算应力与模拟值接近，可认为实测应力计算方法可靠。而后根据温度及应力数据
分析了实际中温度与应力的变化规律。
（4）通过模拟并对比不同温控措施下大体积混凝土的温度与应力，以及不同配筋
对大体积混凝土应力与裂缝开展的影响，评估温控措施与配筋措施的防裂效果。结果显
示，采取控制温降速率及温峰幅度的措施对降低混凝土的拉应力、防止开裂起到了较好
的作用。而配筋措施在混凝土开裂前对承担应力的作用不大，但在开裂后能有效抑制裂
缝的开展。直径更大的钢筋对抑制开裂的贡献更大，只是提升幅度有限。
关键词：大体积混凝土；有限元分析；防裂措施；温度应力；温度监测；应变监测
大体积钢筋混凝土结构抗裂监测与分析
Abstract
WiththerapiddevelopmentofChina’seconomy,massconcreteiswidelyusedin
engineering.However,deformswillbegeneratedinitsinternalstructureduetoitsheatof
hydrationanddryingshrinkageandotherfactors,whichwillmakethelargevolumeconcrete
appearinconsistentwiththedeformationofthesurfaceandexcessiveoverallshrinkageaswell
asotherproblems,andthenproducegreaterstressesundertheactionofinternalandexternal
constraints.Ifnoeffectivemeasuresaretaken,deepcracksorevenpenetrationcracksmay
appear.Therefore,itisofgreatimportancetoreducethestressinthemassconcreteandprevent
theconcretefromcracking.Intheconstru