大体积混凝土工程施工温度与应力计算

1、大体积混凝土工程施工温度与应力计算1.1软件简介-温度场计算方法大体积混凝土计算采用 FZFX3D进行计算，其求解理论是基 于温度场计算理论，简述如下。混凝土温度场的求解方法可 以分为三类：1）理论解法。主要用来求解边界条件比较简单 的一维温度场，常用的方法有分离变量法和拉普拉斯变换 法，对于随着时间而作简谐变化的准稳定温度场，还可以采 用复变函数的方法。这些方法在数学物理方程中有对实际工 程有用的一些理论解答；2）差分解法。就是用差分代替微分的一种数值解法；3）有限单元法。把求解区域剖分成有限个 单元，通过变分原理，得到以节点温度为变凉的一个代数方 程组，此方法可用以求解边界条件十分复杂的问

2、题。FZFX3D采用第三种方法，即有限单兀法进行编制，下文将 给出温度场计算的理论基础与算法。混凝土不稳定温度 场）,（t z y x T满足热传导方程：箭 jr丁、沥“式中t时间，0混凝土绝热温升， a混凝土导温系数， 入混凝土导热系数， c比热，P容重在某一给定区域？内，边界满足初始条件7 养訂0丿-T/ii屮2温度场计算的边界条件可用以下四种方式给出 1 .第一类边界条件混凝土表面温度 T是时间的已知函数，即me2.第二类边界条件 混凝土表面的热流量是时间的已知函数，即式中n为表面外法线方向。若表面是绝热的，则有3.第三类边界条件 当混凝土与空气接触时，经过混凝土表面的热流量是 第三类边

3、界条件假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表 面温度T和气温Tc之差成正比，即式中B是表面放热系数，单位为 kJ/( h C ) 当表面放热系数趋于无限时，T = Ta，即转化为第一类边界条件。当表面放 热系数B= 0时，1.第四类边界条件当两种不同的固体接触时，如果接触良好，则在接触面上温度和热流量都是连续的，边界条件如下：如果两固体之间接触不良，则温度是不连续的，这时需要引入接触热阻的概念。加入接触缝隙中的热容量可以忽略，那么接触面上热流量应保持平衡，因此边界条件如下式中Rc为因接触不良而产生的热阻，由实验确定。 根据变分原理，该问题可化为泛函的极值问题。取泛函乜畐*5吐寻找使泛函）（T I

4、实现极小值的解答，即寻找温度场T，使然后将区域？在空间域上离散化，将空间域划分成有限个单元；在时间域上离散化，将时 间域划分成一系列时段，最终得到温度场求解的基本方程: 由此求解出 T n 住M 個卜卜鼬卜0-咖1片卜丰"1.2基础大体积混凝土模型下图为基础底板混凝土浇筑流水段划分图，选取了具有典型意义的第二段进行计算基础底板大体积混凝土浇筑流水段划分图有限元计算模型如下图所示。下半部分为土体，上部分为需 要浇筑的第二段混凝土结构。土体和混凝土有限元模型待浇筑混凝土有限元模型1.3温度场计算结果UL4CTlaJl.,11.1口4 .3UF.Z-E . i«=X .771混凝

5、土浇筑完毕5d温度场iZGTnjfstb£TE>« i.DIbib LF HE IHI hIIJIIfill Hi» r>Jue.wkc.a.v.a«3_ai. >ha.U_4iaE.at.ei?7T3ILJg.TMlUd.mT)C.*a混凝土浇筑完毕10d温度场n£iutf.D«I»&L工lT【j7ZK 申屮事!Site "IBS-0131 汕 tklJUT* 电”CJri.NJ 'k3l CEE4.3 W "1EkM.mB-2 .耳兄耳混凝土浇筑完毕15d温度场为对混凝土中关键点进行跟踪监测，在温度场计算时选取了 四个关键点，对这四点的温度变化曲线进行了记录。四个关 键点的位置参见下图。变化曲线进行了记录。四个关键点的位置参见下图20ID 153025m T®凱