大體積混凝土水化熱分析

1、例題3 大體積混凝土水化熱分析例題. 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. 輸入對流函數(shù)10. 定義單元對流邊界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析的方法。例題模型為

2、板式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對于澆筑混凝土后的1000個小時進(jìn)行了水化熱分析，其中管冷作用于前100個小時。(該例題數(shù)據(jù)僅供參考) 基本數(shù)據(jù)如下： 地基：17.6 x 12.8 x 2.4 m 板式基礎(chǔ)：11.2 x 8.0 x 1.8 m 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：也可以通過程序右下角隨時更改單位。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

3、：定義新材料材料號：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：2 名稱：地基 設(shè)計類型：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.定義材料時間依存特性1. 主菜單選擇 模型材料和截面特性時間依存性材料（抗壓強(qiáng)度）： 添加：定義基礎(chǔ)的時間依存特性名稱：強(qiáng)度發(fā)展 類型：設(shè)計規(guī)范 規(guī)

4、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 定義材料時間依存特性 圖5 時間依存性材料連接 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 6.4 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

5、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 復(fù)制和移動：等間距 dxdydz：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)和臨時板單元 圖7 生成實(shí)體模型單元細(xì)分及部分單元刪除：1. 主菜單選擇 模型單元分割：選擇實(shí)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

6、圖8 單元細(xì)分及部分單元刪除單元進(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：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 形式：分配 定義 2:地基 選中圖中

7、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：對稱條件 添加 名稱：固 溫度條件 添加 名稱：對流邊界 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)體單元每個節(jié)點(diǎn)只有三個平動自由度。 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

8、稱：對稱條件 添加 Dx 選擇Front view中單元邊界組名稱：對稱條件 添加 Dy 選擇Left view中單元 Left viewFront view注：這里取1/4模型需輸入對稱邊界條件。 圖13 定義對稱條件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 徐變計算方法：有效系數(shù)phi1：0.73 t5 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

9、：20oc 圖15 輸入環(huán)境溫度函數(shù)9.輸入對流函數(shù)主菜單選擇 荷載水化熱分析數(shù)據(jù)對流系數(shù)函數(shù)：函數(shù)名稱：對流系數(shù) 函數(shù)類型：常量 對流系數(shù)：12 kcal/m2*hr*C 圖16 輸入對流系數(shù)函數(shù)10.定義單元對流邊界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)單元對流邊界：邊界組名稱：對流邊界 對流系數(shù)函數(shù)：對流系數(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

10、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)熱源函數(shù)：函數(shù)名稱：熱源函數(shù) 函數(shù)類型：設(shè)計標(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 流入時間：開始 CS1 0 hr 結(jié)束 CS1 100 hr管徑：0.027 m 對流系數(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 對稱