MIDASGEN大體積混凝土水化熱分析

1、 例題9大體積混凝土水化熱分析MIDAS/Gen例題9. 大體積混凝土水化熱分析概要此例題將介紹利用MIDAS/Gen做大體積混凝土水化熱分析的整個(gè)過程，以及查看分析結(jié)果的方法。此例題的步驟如下：1. 簡要2. 設(shè)定操作環(huán)境及定義材料3. 定義材料時(shí)間依存特性4. 建立實(shí)體模型5. 組的定義6. 定義邊界條件7. 輸入水化熱分析控制數(shù)據(jù)8. 輸入環(huán)境溫度9. 輸入對(duì)流函數(shù)10. 定義單元對(duì)流邊界11. 定義固定溫度12. 輸入熱源函數(shù)及分配熱源13. 輸入管冷數(shù)據(jù)14. 定義施工階段15. 運(yùn)行分析16. 查看結(jié)果1.簡要本例題介紹使用MIDAS/Gen 的水化熱模塊來進(jìn)行大體積混凝土水化熱分

2、析的方法。例題模型為板式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)于澆筑混凝土后的1000個(gè)小時(shí)進(jìn)行了水化熱分析，其中管冷作用于前100個(gè)小時(shí)。(該例題數(shù)據(jù)僅供參考) 基本數(shù)據(jù)如下：Ø 地基：17.6 x 12.8 x 2.4 mØ 板式基礎(chǔ)：11.2 x 8.0 x 1.8 mØ 水泥種類：低熱硅酸鹽水泥（Type IV）1/4模型 板式基礎(chǔ) 地基 圖1. 分析模型 2. 設(shè)定操作環(huán)境及定義材料在建立模型之前先設(shè)定環(huán)境及定義材料1. 主菜單選擇 文件>新項(xiàng)目2. 主菜單選擇 文件>保存：輸入文件名并保存3. 主菜單選擇 工具>單位體系：長度 m，力 kN注：也可以通過程序右

3、下角隨時(shí)更改單位。圖2. 定義單位體系4. 主菜單選擇 模型>材料和截面特性>材料： 添加：定義新材料材料號(hào)：1 名稱：基礎(chǔ) 規(guī)范：GB(RC) 混凝土：C30 材料類型：各向同性材料號(hào)：2 名稱：地基 設(shè)計(jì)類型：用戶定義 材料類型：各向同性彈性模量：1e6 泊松比：0.2 線膨脹系數(shù)：1e-5 容重：18 5. 主菜單選擇 工具>單位體系： 長度 m， 力 kgf，熱度 kcal6. 主菜單選擇 模型>材料和截面特性>材料：編輯：修改材料熱特性數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 比熱：0.25 熱傳導(dǎo)率：2.3地基 比熱：0.2 熱傳導(dǎo)率：1.7 圖3. 定義材料3.定義材料時(shí)間依存特性

4、1. 主菜單選擇 模型>材料和截面特性>時(shí)間依存性材料（抗壓強(qiáng)度）： 添加：定義基礎(chǔ)的時(shí)間依存特性名稱：強(qiáng)度發(fā)展 類型：設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)范：ACI 混凝土28天抗壓強(qiáng)度：3e4 KN/m2 混凝土抗壓強(qiáng)度系數(shù)a 4.5 b 0.95 2. 主菜單選擇 模型>材料和截面特性>時(shí)間依存性材料連接： 強(qiáng)度進(jìn)展：強(qiáng)度發(fā)展 選擇指定的材料：1.基礎(chǔ) 添加 注：材料的收縮徐變特性在水化熱分析控制中定義。 圖4. 定義材料時(shí)間依存特性 圖5. 時(shí)間依存性材料連接 4.建立實(shí)體模型1. 主菜單選擇 模型>節(jié)點(diǎn)>建立： 坐標(biāo)1（0 0 0） 2（8.8 0 0） 3（8.8 6.

5、4 0） 4（0 6.4 0）2. 主菜單選擇 主菜單選擇 模型>單元>建立： 單元類型：板 4節(jié)點(diǎn) 類型：厚板 材料：1:基礎(chǔ) 厚度：1 節(jié)點(diǎn)連接：1 2 3 43. 主菜單選擇 主菜單選擇 模型>單元>擴(kuò)展：選擇板單元 擴(kuò)展類型：平面單元>實(shí)體單元 目標(biāo)：刪除 單元類型：實(shí)體單元 材料：1:基礎(chǔ) 生成形式：復(fù)制和移動(dòng) 復(fù)制和移動(dòng)：等間距 dx dy dz：0 0 4.2 復(fù)制次數(shù)：1注：此處無需定義真實(shí)板厚，只是用于擴(kuò)展成實(shí)體單元。 圖6. 生成節(jié)點(diǎn)和臨時(shí)板單元 圖7. 生成實(shí)體模型單元細(xì)分及部分單元?jiǎng)h除：1. 主菜單選擇 模型>單元>分割：選擇實(shí)

6、體單元單元類型：實(shí)體單元 等間距 x 11 y 8 z 7 2. 主菜單選擇 模型>單元>刪除：選擇Front view中單元 類型：選擇 包括自由節(jié)點(diǎn) 選擇Left view中單元 類型：選擇 包括自由節(jié)點(diǎn)Left viewFront view 圖8. 單元細(xì)分及部分單元?jiǎng)h除單元進(jìn)一步細(xì)分：主菜單選擇 模型>單元>分割：選擇Front view中實(shí)體單元單元類型：實(shí)體單元 等間距 x 2 y 1 z 1 選擇Front view中實(shí)體單元單元類型：實(shí)體單元 等間距 x 1 y 2 z 1 選擇Left view中實(shí)體單元Front viewLeft view單元類型：

7、實(shí)體單元 等間距 x 1 y 1 z 2 選擇Left view中實(shí)體單元注：模型幾何形狀、邊界、荷載均對(duì)稱，所以此處取1/4模型來模擬。Left view圖9. 生成最終實(shí)體模型修改地基材料：主菜單選擇 模型>單元>修改單元參數(shù)參數(shù)類型：材料號(hào) 形式：分配 定義 2:地基 選中圖中下部單元圖10. 修改地基材料特性5.組的定義主菜單選擇 模型>組>定義結(jié)構(gòu)組： 名稱：基礎(chǔ) 添加 名稱：地基 添加在模型窗口中利用拖放功能分配各個(gè)組的單元圖11. 定義結(jié)構(gòu)組及分配單元1：主菜單選擇 模型>組>定義邊界組： 名稱：約束條件 添加 名稱：對(duì)稱條件 添加 名稱：固定

8、溫度條件 添加 名稱：對(duì)流邊界 添加6.定義邊界條件1. 主菜單選擇 窗口>新窗口2. 主菜單選擇 窗口>水平排序3. 主菜單選擇 模型>邊界條件>一般支承：邊界組名稱：約束條件 添加 D-all Front viewLeft view注：實(shí)體單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有三個(gè)平動(dòng)自由度。 圖12. 定義約束條件主菜單選擇 模型>邊界條件>一般支承：邊界組名稱：對(duì)稱條件 添加 Dx 選擇Front view中單元邊界組名稱：對(duì)稱條件 添加 Dy 選擇Left view中單元 Left viewFront view注：這里取1/4模型需輸入對(duì)稱邊界條件。 圖13. 定義對(duì)稱

9、條件7.輸入水化熱分析控制數(shù)據(jù)主菜單選擇 分析>水化熱分析控制：最終施工階段：最后施工階段 積分系數(shù)：0.5 初始溫度：20oc單元應(yīng)力輸出位置：高斯點(diǎn) 類型：徐變和收縮 徐變計(jì)算方法：有效系數(shù)phi1：0.73 t<3 phi1：1 t>5 使用等效材齡和溫度 自重系數(shù)：-1 圖14. 輸入水化熱分析控制數(shù)據(jù)8.輸入環(huán)境溫度主菜單選擇 荷載>水化熱分析數(shù)據(jù)>環(huán)境溫度函數(shù)：函數(shù)名稱：環(huán)境溫度 函數(shù)類型：常量 溫度：20oc 圖15. 輸入環(huán)境溫度函數(shù)9.輸入對(duì)流函數(shù)主菜單選擇 荷載>水化熱分析數(shù)據(jù)>對(duì)流系數(shù)函數(shù)：函數(shù)名稱：對(duì)流系數(shù) 函數(shù)類型：常量 對(duì)流

10、系數(shù)：12 kcal/m2*hr*C 圖16. 輸入對(duì)流系數(shù)函數(shù)10.定義單元對(duì)流邊界1. 主菜單選擇 窗口>新窗口2. 主菜單選擇 窗口>水平排序3. 主菜單選擇 荷載>水化熱分析數(shù)據(jù)>單元對(duì)流邊界：邊界組名稱：對(duì)流邊界 對(duì)流系數(shù)函數(shù)：對(duì)流系數(shù) 環(huán)境溫度函數(shù)：環(huán)境溫度 選擇：根據(jù)選擇的節(jié)點(diǎn)圖17. 定義單元對(duì)流邊界11.定義固定溫度 主菜單選擇 荷載>水化熱分析數(shù)據(jù)>固定溫度：邊界組名稱：固定溫度條件 溫度：20ocFront view Left view 圖18. 定義固定溫度 12.輸入熱源函數(shù)及分配熱源 1. 主菜單選擇 荷載>水化熱分析數(shù)據(jù)&

11、gt;熱源函數(shù)：函數(shù)名稱：熱源函數(shù) 函數(shù)類型：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 最大絕熱溫升：41 導(dǎo)溫系數(shù)：7592. 主菜單選擇 荷載>水化熱分析數(shù)據(jù)>分配熱源：熱源：熱源函數(shù) 圖19. 定義熱源函數(shù)圖20. 分配熱源13.輸入管冷數(shù)據(jù) 這里假設(shè)把冷卻管設(shè)置在距基礎(chǔ)底部0.9m高的位置。為了輸入數(shù)據(jù)的方便，將相應(yīng)位置的節(jié)點(diǎn)選擇后激活。主菜單選擇 荷載>水化熱分析數(shù)據(jù)>管冷：名稱：管冷 比熱：1 kcal*g/KN*C 容重：1000 KN/m3 流入溫度：15C流量：1.2 m3/hr 流入時(shí)間：開始 CS1 0 hr 結(jié)束 CS1 100 hr管徑：0.027 m 對(duì)流系數(shù)：319.55 kcal/m2*hr*C 選擇：兩點(diǎn)圖21. 激活管冷節(jié)點(diǎn)圖22. 定義管冷14.定義施工階段主菜單選擇 荷載>水化熱分析數(shù)據(jù)>定義水化熱分析施工階段：名稱：CS1 初始溫度：20oc 時(shí)間：10 20 30 45 60 80 100 130 170 250 350 500 700 1000 添加單元：地基 基礎(chǔ) 邊界：約束條件 對(duì)稱條件 固定溫度條件 對(duì)流邊界圖23. 定義施工階段15.運(yùn)