大體積混凝土論文有限元分析論文溫度場應(yīng)力論文：大體積混凝土有限元分析溫度場及其溫度應(yīng)力

1、論文發(fā)表專家一中國學(xué)木論文網(wǎng)大體積混凝土論文有限元分析論文溫度場應(yīng)力論文：大體積混凝土有限元分析溫度場及其溫度應(yīng)力摘要：通過利用結(jié)構(gòu)有限元分析程序midas/civil對一座橋梁承臺進(jìn)行水化熱分析研究，總結(jié)出大體積混凝土在水化熱影響下溫度的分布規(guī)律以及溫度應(yīng)力的變化規(guī)律，對分析結(jié)果進(jìn)行比較和總結(jié)，可提出防止混凝土開裂的一些應(yīng)對措施。關(guān)鍵詞：大體積混凝土；有限元分析；溫度場應(yīng)力1引言大體積混凝土在現(xiàn)代土木工程施工中的應(yīng)用已非常普遍，但卻常常出現(xiàn)裂縫和變形，嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。國內(nèi)外工程實踐表明，防止溫度裂縫的關(guān)鍵在于混凝土溫度控制和溫度應(yīng)力控制。目前，關(guān)于大體積混凝土的溫度計算一般都

2、是利用經(jīng)驗公式計算混凝土的中心最高溫度和表面溫度，未能考慮混凝土內(nèi)部溫度的連續(xù)性和連續(xù)變化的外界氣溫的影響。在溫度應(yīng)力計算方面，目前施工單位也多采用公式分開計算外約束力和內(nèi)約束力，這并不能反映出大體積混凝土各處的溫度應(yīng)力分布。本文針對大體積承臺混凝土，根據(jù)熱傳導(dǎo)基本原理以及有限元原理對大體積混凝土溫度應(yīng)力的計算進(jìn)行理論分析，同時考慮徐變干縮等因素對大體積混凝土變形裂縫的影響無疑對結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工有很好的指導(dǎo)作用。論文發(fā)表專素一中國學(xué)木論文網(wǎng)vww.59168,net2大體積混凝土溫度場及溫度應(yīng)力理論分析2.1大體積混凝土溫度場分析混凝土的溫度場的計算與求解，實際上是一個熱學(xué)問題。分析大體積混凝土

3、溫度場，需要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、施工方法及混凝土的熱學(xué)特性，按熱傳導(dǎo)原理進(jìn)行計算?；炷翝沧⑼瓿珊?，混凝土在水泥水化熱作用下，可以看成有內(nèi)部熱源強(qiáng)度具有瞬態(tài)溫度場的連續(xù)介質(zhì)，其瞬態(tài)溫度場的計算實質(zhì)是三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程在特定邊界條件下和初始條件的求解。導(dǎo)熱方程為：式中為混凝土瞬時溫度；為混凝土導(dǎo)熱系數(shù)；為混凝土比熱；為混凝土容重；為單位體積內(nèi)水化放出的熱量。要計算確定混凝土內(nèi)部溫度場，首先應(yīng)選取水泥水化放熱規(guī)律，再確定水化熱生熱率：式中,q為水化熱；t為齡期；為無窮大時的最終水化熱；m為水化系數(shù)。2.2大體積混凝土溫度應(yīng)力的計算原理假定混凝土結(jié)構(gòu)為連續(xù)整體、均質(zhì)、彈性的結(jié)構(gòu)物，則當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的溫度

4、場t(x,y,z,t)求得時，可根據(jù)彈性理論求解混凝土結(jié)構(gòu)各部分的熱應(yīng)力。而實際上混凝土的彈性模量是隨著齡期而變化的，因此采用增量法來計算混凝土的溫度應(yīng)力。式中，為混凝土線膨脹系數(shù)；為混凝土泊松比；t為溫論文發(fā)表專家95餌中國學(xué)術(shù)論頰.59168,net度；k是應(yīng)力松弛系數(shù)；e是混凝土彈性模量。施工階段的大體積混凝土的溫度應(yīng)力是早期拉應(yīng)力，產(chǎn)生早期拉應(yīng)力的時間一般是自澆筑混凝土開始至水化熱放即將結(jié)束，這個階段有兩個特點：一是因水泥水化作用而放出大量水化熱，引起溫度場的急劇變化；二是混凝土彈性模量隨著時間而急劇變化。3算例分析3.1建模該承臺位于京滬高速鐵路常錫澄橋段，所用水泥為浙江張家港海螺牌，混凝土強(qiáng)度級別為C30，實測28天強(qiáng)度為44.9mpa。承臺尺寸為。midas/civil中的橋墩模型及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。接下來定義混凝土材料特性，包括混凝土的性能參數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、比重、密度和比熱。midas/civil建模如圖1所示：3.2定義施工階段并輸入水化熱分析數(shù)據(jù)定義施工階段，輸入混凝土和地基墊層材料的熱學(xué)特征值定義固定溫度條件為20C。大氣溫度為20C，根據(jù)施工時的澆筑溫度確定模型的初始溫度為20C。邊界上存在空氣和混凝土的熱對流，因為各施工階段與大氣接觸的混凝土表面發(fā)