自由板干缩应力的差分算法

张 杰 杨 洋

（河南水利与环境职业学院水利工程系，河南 郑州 450008）

自由板属于典型的薄壁水工结构，其厚度远远小于长度和宽度。研究结果表明，干缩应力是水工薄壁自由板混凝土结构裂缝产生的重要影响因素，是薄壁结构混凝土及大体积混凝土产生表面或者贯穿性裂缝的必须重点预防的因素之一[1-2]。在实际工程中，由于自由板厚度很小，和闸墩、闸底板等结构相比，自由板内外温差较小[3]。混凝土内部湿度的传递性能低于温度传导性能且因为自由板厚度小，中心点热量聚集现象不明显，而混凝土表面湿度不断与外界进行交换，所以自由板中湿度梯度变化要大于温度梯度变化，干缩应力危害也要远大于温度应力[4]。

为了提高湿度场计算效率，寻找一种准确且简便的干缩应力计算方法很有必要。该文结合混凝土湿度场理论，采用差分代替微分的方式，大大降低了湿度场理论求解程序。并结合湿度场差分算法，进行干缩应力求解。该方法可以快速高效求解自由板干缩应力，较适合常规工程人员使用，也便于自由板浇筑过程中结构安全性评估和裂缝治理。最后通过实例对自由板湿度和干缩应力进行求解，计算结果与实际情况较为吻合，可以为类似工程提供参考。

1 工程概况

该文选定鸭河口水库闸底板工程为分析实例，主要建筑物级别为2 级。其校核洪水位181.50m，相应库容为13.39亿m3[5]。该工程对其水闸进行重建，新闸共设4 孔，闸单孔净宽为12m。……