《地下工程混凝土結構施工期性能形成機理》是依託同濟大學，由袁勇擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：地下工程混凝土結構施工期性能形成機理
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：袁勇
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
無論基礎設施或是民用建築的地下工程，多數採用現澆混凝土方式施做結構。這類混凝土結構在施工期的早期開裂、差異變形、甚至坍塌等現象表明，混凝土結構性能的形成除與混凝土材料自身水化特性外，還與結構早期持荷和環境的動態效應有關聯；此外，地下工程混凝土結構的早期損傷對其長期性能也有影響。項目擬通過混凝土結構早期持荷試驗，研究結構混凝土材料的早期徐變、強度、局部劈裂損傷等力學性能形成的時變過程；擬通過測試地下結構混凝土性能形成期間，地層和大氣的熱邊界作用、水環境下的滲流邊界、以及擴散邊界作用，研究這些作用所致混凝土結構內部效應及對混凝土早期物理-化學性能形成的影響。探尋結構早期持荷和複雜環境作用下混凝土早期性能形成機理的研究，不僅有利於制定混凝土結構施工期的性能控制方法，還可為有效認識地下結構長期性能演化提供依據。
結題摘要
項目研究圍繞地下工程混凝土結構施工期的性能形成過程，重點早齡期開展混凝土持荷下的物理力學性能試驗研究和現澆混凝土結構溫度-濕度-應力耦合場巨觀模型的理論研究，並結合重大工程建設進行套用研究。在早齡期持荷下的力學性能形成方面，通過室溫環境混凝土試件持荷條件下的主動約束收縮試驗、新舊混凝土接觸試驗、GFRP混凝土粘結試驗、鋼混組合結構構件試驗等，分析了混凝土早齡期約束應力形成機理，建立了混凝土早齡期邊界約束時變規律，獲得了混凝土持荷條件下的力學性能演化規律；進行了混凝土早齡期常應力及變應力持荷條件下的徐變試驗，建立了混凝土早齡期基本徐變模型，推導了早齡期混凝土的粘彈性本構模型，套用於超高層建築施工期、深基坑典型超長混凝土支撐結構、沉管隧道管節預製等早齡期持荷變形發展規律的分析，試驗研究還擴展至高溫持荷條件，得到了自密實混凝土高溫力學性能退化機理及高溫本構關係。在早齡期持荷下的物理滲透性能方面，研製了受荷混凝土試件滲透性試驗裝置和水壓劈裂試驗裝置，在分析配筋混凝土試件表面滲透特徵基礎上提出了結構混凝土滲透指數定義，測試了配筋率對混凝土滲透指數的影響，給出了拉伸荷載與滲透指數的關係；充分考慮了歷史數據的不穩定性，以貝葉斯框架為基礎建立了隨機累積損傷模型，以定量的評估地下結構持荷服役期的滲透性能及其變化。建立了早齡期混凝土結構溫度-濕度-應力多物理場的巨觀弱耦合模型，編寫了有勢場有限差分及向量場有限元計算聯解式的數值分析程式，高效地分析計算混凝土早期物理場演化規律，套用於港珠澳大橋沉管隧道等大型工程的施工組織設計，與試驗數據及工程監測數據的對比驗證了模型的有效性和可靠性。與奧地利維也納理工大學Mang院士學科組的合作，探尋了發展為多場強耦合的途徑。研究進一步擴展到微細觀尺度，通過差熱分析、環境電鏡掃描、水銀壓入法、以及μ-CT等材料微觀結構試驗手段，測試混凝土早齡期水化過程中的物相變化和孔隙分布，建立了早齡期混凝土的微觀4-D（含時間演化）幾何模型，並表征其巨觀滲透性能的之間的聯繫，以建立多場條件下早齡期混凝土的多尺度模型。共申請專利19項（已授權10項）；主編上海市地方規範1部、中國工程建設標準化協會標準1部；已經發表學術論文32篇，其中國際學術期刊論文13篇（SCI收錄）；在審國際學術期刊論文11篇（SCI收錄），獲得教育部科技進步一等獎1項，上海市科技進步一等獎1項。
