大体积混凝土论文有限元分析论文温度场应力论文：大体积混凝土有限元分析温度场及其温度应力

1、论文发表专家一中国学木论文网大体积混凝土论文有限元分析论文温度场应力论文：大体积混凝土有限元分析温度场及其温度应力摘要：通过利用结构有限元分析程序midas/civil对一座桥梁承台进行水化热分析研究，总结出大体积混凝土在水化热影响下温度的分布规律以及温度应力的变化规律，对分析结果进行比较和总结，可提出防止混凝土开裂的一些应对措施。关键词：大体积混凝土；有限元分析；温度场应力1引言大体积混凝土在现代土木工程施工中的应用已非常普遍，但却常常出现裂缝和变形，严重影响了结构的整体性和耐久性。国内外工程实践表明，防止温度裂缝的关键在于混凝土温度控制和温度应力控制。目前，关于大体积混凝土的温度计算一般都

2、是利用经验公式计算混凝土的中心最高温度和表面温度，未能考虑混凝土内部温度的连续性和连续变化的外界气温的影响。在温度应力计算方面，目前施工单位也多采用公式分开计算外约束力和内约束力，这并不能反映出大体积混凝土各处的温度应力分布。本文针对大体积承台混凝土，根据热传导基本原理以及有限元原理对大体积混凝土温度应力的计算进行理论分析，同时考虑徐变干缩等因素对大体积混凝土变形裂缝的影响无疑对结构设计和施工有很好的指导作用。论文发表专素一中国学木论文网vww.59168,net2大体积混凝土温度场及温度应力理论分析2.1大体积混凝土温度场分析混凝土的温度场的计算与求解，实际上是一个热学问题。分析大体积混凝土

3、温度场，需要根据当地气候条件、施工方法及混凝土的热学特性，按热传导原理进行计算。混凝土浇注完成后，混凝土在水泥水化热作用下，可以看成有内部热源强度具有瞬态温度场的连续介质，其瞬态温度场的计算实质是三维非稳态导热方程在特定边界条件下和初始条件的求解。导热方程为：式中为混凝土瞬时温度；为混凝土导热系数；为混凝土比热；为混凝土容重；为单位体积内水化放出的热量。要计算确定混凝土内部温度场，首先应选取水泥水化放热规律，再确定水化热生热率：式中,q为水化热；t为龄期；为无穷大时的最终水化热；m为水化系数。2.2大体积混凝土温度应力的计算原理假定混凝土结构为连续整体、均质、弹性的结构物，则当混凝土结构的温度

4、场t(x,y,z,t)求得时，可根据弹性理论求解混凝土结构各部分的热应力。而实际上混凝土的弹性模量是随着龄期而变化的，因此采用增量法来计算混凝土的温度应力。式中，为混凝土线膨胀系数；为混凝土泊松比；t为温论文发表专家95餌中国学术论颊.59168,net度；k是应力松弛系数；e是混凝土弹性模量。施工阶段的大体积混凝土的温度应力是早期拉应力，产生早期拉应力的时间一般是自浇筑混凝土开始至水化热放即将结束，这个阶段有两个特点：一是因水泥水化作用而放出大量水化热，引起温度场的急剧变化；二是混凝土弹性模量随着时间而急剧变化。3算例分析3.1建模该承台位于京沪高速铁路常锡澄桥段，所用水泥为浙江张家港海螺牌，混凝土强度级别为C30，实测28天强度为44.9mpa。承台尺寸为。midas/civil中的桥墩模型及其内部结构如图1所示。接下来定义混凝土材料特性，包括混凝土的性能参数、导热系数、比重、密度和比热。midas/civil建模如图1所示：3.2定义施工阶段并输入水化热分析数据定义施工阶段，输入混凝土和地基垫层材料的热学特征值定义固定温度条件为20C。大气温度为20C，根据施工时的浇筑温度确定模型的初始温度为20C。边界上存在空气和混凝土的热对流，因为各施工阶段与大气接触的混凝土表面发