1.6 主要研究内容

针对混凝土结构施工期容易开裂这一问题，结合高性能混凝土的特性和混凝土薄壁结构的特点，在他人研究的基础上，这里主要就以下几个问题进行研究：

（1）高性能混凝土热学和力学参数。水工混凝土薄壁结构大都采用高性能混凝土，而高性能混凝土在材料组合和温度特性方面与普通混凝土有所不同，尤其是其矿物掺合料多、混凝土温升高。因此，在阐述高性能混凝土温度特性和应力特性的基础上，研究了矿物掺合料和温度对混凝土热学和力学参数的影响，同时也研究了不同矿物掺合料对水化度的影响程度。

（2）混凝土热学参数试验和反分析。混凝土热学参数的选取一般都是需要通过仪器进行测定或者用经验公式进行计算。但至今对某些参数的测定还缺少专用的仪器，此外，试验仪器不但价格昂贵，而且受室内环境条件的限制，试验参数很难反映施工现场混凝土的真实性能；经验公式计算的热学参数又往往和实际情况有较大出入。针对这一问题，利用混凝土立方体和长方体试验，通过对实测温度数据进行反分析，从而获得反映混凝土真实性能的热学参数，再进行仿真计算的反馈研究，指导后续施工。

另外，根据混凝土热学参数试验，对混凝土表面在不同方位时风速对其热交换系数的影响进行了研究，研究结构的竖直面和水平面的热交换系数受风速影响规律，并提出各自随风速变化的数学表达式。

（3）混凝土的水管冷却问题。水管冷却技术作为大体积混凝土的主要温控措施之一，在世界上被广泛应用。尝试把大体积混凝土结构的水管冷却技术应用到水工混凝土薄壁结构中，并用有限单元法实现了水管冷却的精细求解，且可以严密地用于蛇形弯管的精确计算。

水工混凝土薄壁结构复杂、型式单薄，一般属多次超静定结构，不同部位之间相互约束明显；同时，冷却水管的冷却效果受冷却水温和流量的影响显著。鉴于此，利用温度测点的动态监控和仿真计算结果，通过随时调整冷却水管的冷却水温和流量来控制结构各部位的变形，使结构的不同部位之间能实现“和谐变形”，最大限度地减小相互约束。

（4）混凝土薄壁结构的裂缝成因和防裂方法。针对混凝土薄壁结构的特点，阐述了施工期裂缝的形成机理，认为早期的内外温差和后期的基础温差是产生裂缝的主要原因，而不同阶段的裂缝启裂和发展过程又大相径庭，并从材料和施工技术层次上介绍了各自相应的防裂措施；提出了适度表面保温和内部水管冷却相结合的混凝土温控防裂新思路；研究了寒潮冷击和昼夜温差对混凝土薄壁结构的影响规律；阐述了钢筋对混凝土温控防裂的利弊。

（5）工程应用研究。对亚洲大型河口大闸进行了温控防裂研究，分析施工期大闸的温度和应力时空变化规律，确定了应用“表面保温+内部降温”这一新的温控防裂方法，并提出钢模板外贴保温材料这一创新性表面保温技术。

对国内某大型输水渡槽——南水北调某渡槽进行了仿真计算，研究了渡槽裂缝成因，并提出了相应的温控防裂措施；对温控参数进行了敏感性分析，确定了不同温控参数的影响程度和特征，从而确定了不同阶段不同部位影响温度应力的主要因素，避免了对次要影响因素的过多计算，为后续仿真计算的准确把握提供了技术保障。

另外，提出了“混凝土热学参数反演分析+温控参数敏感性分析→施工反馈分析→施工防裂方法”这一新的研究思路，并在多个大坝、水闸、泵站、渡槽等重大工程中圆满成功应用。该方法值得在工程中应用推广。