大體積混凝土的廣泛使用，以及混凝土結(jié)構(gòu)中溫度裂縫的產(chǎn)生，使工程技術(shù)人員越來越關(guān)注早期混凝土熱學(xué)和力學(xué)性質(zhì)，以便能夠進(jìn)一步預(yù)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和溫度裂縫。大體積混凝土分層澆筑過程中溫度場(chǎng)的仿真分析有一定的技術(shù)難度和復(fù)雜性，而利用有限元程序ansys通用平臺(tái)，討論模擬混凝土溫度場(chǎng)理論上的可行性，為研究仿真計(jì)算提供了依據(jù)。

中國(guó)高新技術(shù)企業(yè) 大體積混凝土溫度場(chǎng)的計(jì)算 文／侯燁鳴楊慧 【摘要】本文通過論述大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因，提出了計(jì)算大體積混凝土溫度場(chǎng)的必要性，并 給出了二維溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算方法，為控制大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生所采取的措施，提供了有效的依 據(jù)，可以很好地控制大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。 【關(guān)鍵詞】大體積混凝土溫度裂縫二維溫度場(chǎng) 1.引言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工民用建筑中的大體積混凝土溫度裂縫 問題日益突出。大體積混凝土在施工階段，由于某些因素導(dǎo)致混凝 土的內(nèi)部溫度顯著升高。因此對(duì)其必須進(jìn)行溫度控制。 2.大體積混凝土溫度場(chǎng) 考慮均勻的、各向同性的固體，從其中取出一無限小的六面體 dxdydz（如下圖所示），在單位時(shí)間內(nèi)從左界面dydz流入的熱量為 qxdy

由水泥水化過程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮產(chǎn)生的溫度應(yīng)力,是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。結(jié)合某工程無損檢測(cè)廠房,對(duì)大體積混凝土溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè),從而計(jì)算溫度應(yīng)力,得出要保證該工程混凝土不產(chǎn)生裂縫,需保證混凝土內(nèi)外溫差小于12℃的結(jié)論。

（1）、混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上溫升值不宜大于50℃； （2）、混凝土澆筑體的里表溫度（不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度）不 宜大于25℃； （3）、混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d； （4）、混凝土澆筑表面與大氣溫差不宜大于20℃；

結(jié)合某高層建筑筏板基礎(chǔ)大體積混凝土溫控項(xiàng)目,利用有限元軟件midas/civil建立了采取表面保溫措施的筏板基礎(chǔ)大體積混凝土溫度場(chǎng)仿真分析模型。通過數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果,可以得到,8.25、3.4、2.7m厚度處表面分別采用5、2、2cm厚橡塑板保溫可使里表溫差控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。隨后,通過施工過程中現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè),可以得到,不同厚度處的溫度-時(shí)間曲線規(guī)律一致,且里表溫差最大值分別為24.7、23.4、21.7℃,均控制在20～25℃,筏板基礎(chǔ)未出現(xiàn)溫度裂縫,驗(yàn)證了表面采取保溫措施的有效性。

對(duì)大體積混凝土溫度應(yīng)力及溫度裂縫的研究——本文對(duì)大體積混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析.并對(duì)由其引起的溫度裂縫提出了具體的防止指施。同時(shí)引用工程實(shí)例，表明這些方法和措施具有良好的效果，可確保大體積混毅土的施工質(zhì)t.

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大體積混凝土溫度應(yīng)力及其計(jì)算

以沙特海爾港碼頭胸墻結(jié)構(gòu)為模型，利用有限元分析軟件midas分別模擬了不同澆筑溫度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、長(zhǎng)寬比下混凝土最高溫度及溫度應(yīng)力在各齡期下的發(fā)展規(guī)律，并對(duì)各影響因素的影響作用進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明：隨著澆筑溫度的增大、導(dǎo)熱系數(shù)的減小、比熱的減小、長(zhǎng)寬比的增大，混凝土內(nèi)最高溫度增大，溫度應(yīng)力增大；澆筑溫度、長(zhǎng)寬比對(duì)混凝土溫度及應(yīng)力的影響作用較大；混凝土溫度早期增長(zhǎng)快，溫峰過后不斷降低，溫度應(yīng)力出現(xiàn)“快速增長(zhǎng)-減小-再增長(zhǎng)”的趨勢(shì)，早期拉應(yīng)力存在混凝土表面，后期存在于混凝土內(nèi)部。以上結(jié)果可為實(shí)際施工中混凝土的防裂提供理論依據(jù)，并取得較好效果。

以沙特海爾港碼頭胸墻結(jié)構(gòu)為模型，利用有限元分析軟件midas分別模擬了不同澆筑溫度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、長(zhǎng)寬比下混凝土最高溫度及溫度應(yīng)力在各齡期下的發(fā)展規(guī)律，并對(duì)各影響因素的影響作用進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明：隨著澆筑溫度的增大、導(dǎo)熱系數(shù)的減小、比熱的減小、長(zhǎng)寬比的增大，混凝土內(nèi)最高溫度增大，溫度應(yīng)力增大；澆筑溫度、長(zhǎng)寬比對(duì)混凝土溫度及應(yīng)力的影響作用較大；混凝土溫度早期增長(zhǎng)快，溫峰過后不斷降低，溫度應(yīng)力出現(xiàn)“快速增長(zhǎng)-減小-再增長(zhǎng)”的趨勢(shì)，早期拉應(yīng)力存在混凝土表面，后期存在于混凝土內(nèi)部。以上結(jié)果可為實(shí)際施工中混凝土的防裂提供理論依據(jù)，并取得較好效果。

基于有限差分法，對(duì)某核電站筏板基礎(chǔ)工程的大體積混凝土溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算；并在此基礎(chǔ)上通過溫度應(yīng)力的計(jì)算對(duì)此工程大體積混凝土進(jìn)行了抗裂驗(yàn)算；最后，結(jié)合此工程對(duì)大體積混凝土的溫控措施進(jìn)行了初步探討。

第27卷第4期 2008年8月 蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào) journaloflanzhoujiaotonguniversity vol.27no.4 aug.2008 文章編號(hào):10014373(2008)04002904 大體積混凝土溫度場(chǎng)仿真分析在ansys上的實(shí)現(xiàn)* 王軍璽,楊華中 (蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院,甘肅蘭州730070) 摘要:大體積混凝土分層澆筑過程中溫度場(chǎng)的仿真分析有一定的技術(shù)難度和復(fù)雜性.利用有限元程序ansys通 用平臺(tái),討論了ansys模擬混凝土溫度場(chǎng)理論上的可行性,研究了仿真計(jì)算的主要技術(shù)問題,設(shè)計(jì)了仿真分析的 流程圖,通過參數(shù)設(shè)計(jì)語言(apdl)以及ansys的多種內(nèi)部函數(shù),編制了宏命令以控制ansys程序,對(duì)大體積混

大體積混凝土溫度應(yīng)力計(jì)算

大體積混凝土溫度應(yīng)力控制——通過石家莊市槐安路跨南水北調(diào)大橋主橋承臺(tái)大體積混凝土施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了控制大體積混凝土溫度應(yīng)力一些具體措施?！　?/p>

大體積混凝土溫度應(yīng)力計(jì)算 1.大體積混凝土溫度計(jì)算 1）最大絕熱溫升值（二式取其一） * *)*( c qfkm tch（3-1） )1( * * ) mtc thec qm t（（3-2） 式中： th——混凝土最大絕熱溫升（℃）； mc——混凝土中水泥用量（kg/m 3 ）； f——混凝土中活性摻合料用量（kg/m 3 ）； c——混凝土比熱，取0.97kj/(kg·k）； ρ——混凝土密度，取2400（kg/m3）； e——為常數(shù)，取2.718； t——混凝土齡期（d）； m——系數(shù)，隨澆筑溫度而改變，查表3-2 表3-1不同品種、強(qiáng)度等級(jí)水泥的水化熱 水泥品種水泥強(qiáng)度 水化熱q（kj/kg） 3d7d28d 硅酸鹽水泥 42.5314354375 32.5250271334 礦渣水泥32.5180256334

大體積混凝土溫度應(yīng)力計(jì)算 1.大體積混凝土溫度計(jì)算 1）最大絕熱溫升值（二式取其一） * *)*( c qfkm tch（3-1） )1( * * ) mtc thec qmt（（3-2） 式中： th——混凝土最大絕熱溫升（℃）； mc——混凝土中水泥用量（kg/m3）； f——混凝土中活性摻合料用量（kg/m3）； c——混凝土比熱，取0.97kj/(kg·k）； ρ——混凝土密度，取2400（kg/m3）； e——為常數(shù)，取2.718； t——混凝土齡期（d）； m——系數(shù)，隨澆筑溫度而改變，查表3-2 表3-1不同品種、強(qiáng)度等級(jí)水泥的水化熱 水泥品種水泥強(qiáng)度 水化熱q（kj/kg） 3d7d28d 硅酸鹽水泥 42.5314354375 32.5250271334 礦渣水泥32.5180256334 表3-

闡述了大體積混凝土溫度應(yīng)力的類型以及形成過程,并對(duì)大體積混凝土溫度應(yīng)力的影響因素進(jìn)行了理論分析,通過工程實(shí)例所測(cè)數(shù)據(jù)分析了大體積混凝土溫度應(yīng)力的變化規(guī)律.結(jié)果表明:溫度變化大致可分為溫度快速增長(zhǎng)、溫度快速下降以及溫度緩慢下降三個(gè)階段,鋼筋應(yīng)力變化可分為壓應(yīng)力快速增長(zhǎng)和壓應(yīng)力緩慢減小直至部分鋼筋受拉兩個(gè)階段,混凝土內(nèi)部的鋼筋應(yīng)力曲線與溫度呈負(fù)相關(guān)性變化.

闡述了混凝土溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的有限元仿真計(jì)算分析的基本原理,并基于上述理論,以ansys為平臺(tái),編制了混凝土三維非穩(wěn)定溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的仿真計(jì)算程序,同時(shí)通過大量算例驗(yàn)證了程序的正確性。

以某斜拉橋主塔塔座大體積混凝土施工為背景，采用有限元軟件midas／civil對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了溫度場(chǎng)仿真分析，并根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果制定了相應(yīng)溫度監(jiān)控方案。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與有限元仿真計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析，總結(jié)了大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場(chǎng)的一般變化規(guī)律。并對(duì)結(jié)構(gòu)的望表溫差隨混凝土齡期的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，有限元分析能夠較好地模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)，同時(shí)也驗(yàn)證了根據(jù)有限元分析制定的溫度監(jiān)控方案的有效性。

在水庫(kù)大壩、電站廠房、船閘等水工建筑物的大體積混凝土澆筑過程中,容易產(chǎn)生裂縫。利用有限元分析方法,對(duì)大體積混凝土澆筑過程的溫度場(chǎng)進(jìn)行仿真分析,得出大體積混凝土澆筑過程溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律,并與實(shí)際澆筑過程中的混凝土溫升監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證仿真分析的可行性,以進(jìn)一步優(yōu)化混凝土澆筑方法和溫控措施。

大體積混凝土體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,很容易出現(xiàn)裂縫。為了使大體積混凝土溫度應(yīng)力仿真分析與實(shí)測(cè)結(jié)果更加接近,提高仿真計(jì)算的精度,在沉箱底板布置了溫度和應(yīng)力測(cè)點(diǎn),將實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,通過調(diào)整仿真計(jì)算參數(shù)。結(jié)果表明,仿真計(jì)算結(jié)果能夠與實(shí)測(cè)值比較接近。

大體積混凝土溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力的有限元分析