大体积混凝土热工计算小软件

大体积混凝土热工计算,,,,,,,,,,,,,,

1、绝热温升计算,,,,,,,,,,,,,,数据输入区域

Th=mcQ/Cρ（1-е-mt）,,,,,,,,,,,,,,

式中：,,,,,,,,,,,,,,

Th—混凝土的绝热温升（℃）；,,,,,,,,,,,,,,

mc——每m3混凝土的水泥用量，取,,,,,330,Kg/m3；,,,,,,,,

Q——每千克水泥28d水化热，取,,,,,375,KJ/Kg；,,,,,,,,

C——混凝土比热，取0.97[KJ/（Kg·K）]；,,,,,,,,,,,,,,

ρ——混凝土密度，取2400（Kg/m3）；,,,,,,,,,,,,,,

е——为常数，取2.718；,,,,,,,,,,,,,,

t——混凝土的龄期（d）；,,,,,,,,,,,,,,

m——系数、随浇筑温度改变，取,,,,,0.362,；,,,,,,,,

计算结果如下表：,,,,,,,,,,,,,,

t（d）,,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,,,

Th（℃）,,35.2,47.1,51.1,52.5,52.9,53.1,53.1,53.1,53.2,53.2,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

2、混凝土内部中心温度计算,,,,,,,,,,,,,,

T1（t）=Tj+Thξ（t）,,,,,,,,,,,,,,

式中：,,,,,,,,,,,,,,

T1（t）——t龄期混凝土中心计算温度，是混凝土温度最高值,,,,,,,,,,,,,,

Tj——混凝土浇筑温度，取,,,,20,℃（可采取浇筑当日的询平均气温）,,,,,,,,,

ξ（t）——t龄期降温系数，取值如下表,,,,,,,,,,,,,,

底板厚度h(m),,不同龄期时的ξ值,,,,,,,,,,,,

,,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,,,

1.05,,0.36,0.29,0.17,0.09,0.05,0.03,0.01,0,0,0,,,

计算结果如下表,,,,,,,,,,,,,,

t（d）,,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,,,

T1(t)(℃),,32.7,33.7,28.7,24.7,22.6,21.6,20.5,20.0,20.0,20.0,,,

由上表可知，砼第,,,6,d左右内部温度最高，则验算第,,,,6,d砼温差,,,,,

由上表可知，混凝土浇筑体在入模温度基础上升温值不大于50度，满足规范要求,,,,,,,,,,,,,,

混凝土浇筑体中心温度降速最快为第6天到第9天，期间平均每天将为速率为1.67℃<2℃，满足规范要求,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

2、混凝土养护计算,,,,,,,,,,,,,,

混凝土表层（表面下50-100mm处）温度，底板混凝土表面采用保温材料（阻燃草帘）蓄热保温养护，并在草袋上下各铺一层不透风的塑料薄膜。地下室外墙1200厚混凝土表面，双面也采用保温材料（阻燃草帘）蓄热保温养护，并在草袋上下各铺一层不透风的塑料薄膜。,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

①保温材料厚度,,,,,,,,,,,,,,

δ=0.5h·λi(T2-Tq)Kb/λ·（Tmax-T2）,,,,,,,,,,,,,,

式中：,,,,,,,,,,,,,,

δ——保温材料厚度（m）；,,,,,,,,,,,,,,

λi——各保温材料导热系数[W/（m·K）]，取,,,,,0.14,（阻燃草帘）；,,,,,,,,

λ——混凝土的导热系数，取2.33[W/（m·K）],,,,,,,,,,,,,,

T2——混凝土表面温度：,,,（℃）,,,,,,,,,,,

Tq——施工期大气平均温度,,,,（℃）,,,,,,,,,,

T2-Tq—-,,20.0,（℃）,,,,,,,,,,,

Tmax-T2—,,20.0,（℃）,,,,,,,,,,,

Kb——传热系数修正值，取,,,1.3,,,,,,,,,,,

δ=0.5h·λi(T2-Tq)Kb/λ·（Tmax-T2）*100=,,,,,4.10,cm,,,,,,,,

故可采用两层阻燃草帘并在其上下各铺一层塑料薄膜进行养护。,,,,,,,,,,,,,,

②混凝土保温层的传热系数计算,,,,,,,,,,,,,,

β=1/[Σδi/λi+1/βq],,,,,,,,,,,,,,

式中：β——混凝土保温层的传热系数[W/（m2·K）],,,,,,,,,,,,,,

δi——各保温材料厚度,,,,,,,,,,,,,,

λi——各保温材料导热系数[W/（m·K）],,,,,,,,,,,,,,

βq——空气层的传热系数，取23[W/（m2·K）],,,,,,,,,,,,,,

代入数值得：β=1/[Σδi/λi+1/βq]=,,,,2.97,,,,,,,,,,

③混凝土虚厚度计算：,,,,,,,,,,,,,,

hˊ=k·λ/β,,,,,,,,,,,,,,

式中：hˊ——混凝土虚厚度（m）,,,,,,,,,,,,,,

k——折减系数，取2/3；,,,,,,,,,,,,,,

λ——混凝土的传热系数，取2.33[W/（m·K）],,,,,,,,,,,,,,

hˊ=k·λ/β=,,0.522536232,,,,,,,,,,,,

④混凝土计算厚度：H=h+2hˊ=,,,,2.10,m,,,,,,,,,

⑤混凝土表面温度,,,,,,,,,,,,,,

T2（t）=Tq+4·hˊ（H-h）[T1（t）-Tq]/H2,,,,,,,,,,,,,,

式中：,,,,,,,,,,,,,,

T2（t）——混凝土表面温度（℃）,,,,,,,,,,,,,,

Tq—施工期大气平均温度（℃）,,,,,,,,,,,,,,

hˊ——混凝土虚厚度（m）,,,,,,,,,,,,,,

H——混凝土计算厚度（m）,,,,,,,,,,,,,,

T1（t）——t龄期混凝土中心计算温度（℃）,,,,,,,,,,,,,,

不同龄期混凝土的中心计算温度（T1（t））和表面温度（T2（t））如下表。,,,,,,,,,,,,,,

混凝土温度计算结果表,,,,,,,,,,,,,,

t（d）,,,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,,

T1（t）（℃）,,,32.7,33.7,28.7,24.7,22.6,21.6,20.5,20.0,20.0,20.0,,

T1-Tq（℃）,,,12.7,13.7,8.7,4.7,2.6,1.6,0.5,0.0,0.0,0.0,,

T2（t）（℃）,,,26.3,26.8,24.3,22.3,21.3,20.8,20.3,20.0,20.0,20.0,,

T1（t）-T2（t）,,,6.4,6.9,4.4,2.4,1.3,0.8,0.3,0.0,0.0,0.0,,

由上表可知，混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃，满足规范要求。,,,,,,,,,,,,,,

由上表可知，混凝土内外温差<25℃，符合要求。,,,,,,,,,,,,,,

抗裂计算,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

1、地基约束系数,,,,,,,,,,,,,,

基础下土承载力为140kN/m2，查下表得,,,,,,,,,,,,,,

地基约束系数Cx1=,,,0.03,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

2、桩阻力系数,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

式中：,,,,,,,,,,,,,,

Cx2——桩的阻力系数（N/mm3)；,,,,,,,,,,,,,,

Q——桩产生单位位移所需水平力（N/mm）,,,,,,,,,,,,,,

当桩与结构铰接时，,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

当桩与结构固接时，,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

本工程桩与结构固接，得,,,,,,,,,,,,,,

A区，QA=,,15287.57646,,,,,,,,,,,,

B区，QB=,,10308.01209,,,,,,,,,,,,

E——桩混凝土的弹性模量（N/mm2)；,,,,,,,,,,,,,,

本工程PHC管桩混凝土强度为C80，查下表得弹性模量E=,,,,,,3.80E+04,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

I——桩的惯性矩（mm4）；,,,,,,,,,,,,,,

本工程为PHC管桩，,,,,,,,,,,,,,,

A区500管桩外径D=,,,500,(mm)，,内径d=,250,(mm),,,,,,,

B区400管桩外径D=,,,400,(mm)，,内径d=,210,(mm),,,,,,,

环形截面惯性矩计算公式为：,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

由此可得：,,,,,,,,,,,,,,

A区管桩惯性矩IA=,,,2874755859,,,,,,,,,,,

B区管桩惯性矩IB=,,,1160582759,,,,,,,,,,,

Kn——地基水平侧移刚度，取,,,,0.01,N/mm3；,,,,,,,,,

D——桩的直径或边长(mm)；,,,,,,,,,,,,,,

A区500管桩外径D=,,,500,(mm),,,,,,,,,,

B区400管桩外径D=,,,400,(mm),,,,,,,,,,

F——每根桩分担的地基面积（mm2）。,,,,,,,,,,,,,,

A区每跟桩分担的地基面积,,,,8139100,(mm2),,,,,,,,,

B区每跟桩分担的地基面积,,,,5114600,(mm2),,,,,,,,,

最终可得，桩阻力系数为：,,,,,,,,,,,,,,

A区，Cx2A=,,0.001878288,,,,,,,,,,,,

B区，Cx2B=,,0.002015409,,,,,,,,,,,,

3、混凝土各龄期弹性模量,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,

E0:砼最终弹性模量（Mpa），,,,,c40,取定E0,3.25E+04,,,,,,,,

混凝土各龄期弹性模量（N/mm2）,,,,,,,,,,,,,,

龄期（d）,,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,,,

E（t）,,7690.17,13560.68,18042.11,21463.15,24074.69,26068.29,27590.17,28751.93,29638.80,30315.82,,,

4、地基约束系数,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

式中：,,,,,,,,,,,,,,

β(t)——t龄期地基约束系数(mm-1),,,,,,,,,,,,,,

"h——混凝土实际厚度(mm),根据图纸",,,,1050,,,,,,,,,,

Cx1——单纯地基阻力系数(N/mm3),,,,,,,,,,,,,,

据第1条计算结果为,,,0.03,,,,,,,,,,,

Cx2——桩的阻力系数(N/mm3),,,,,,,,,,,,,,

据第2条计算，A区为,,,0.001878288,,,,,,,,,,,

据第2条计算，B区为,,,0.002015409,,,,,,,,,,,

E(t)——t龄期混凝土弹性模量(N/mm2)，以第3条计算为准,,,,,,,,,,,,,,

t龄期地基约束系数(mm-1),,,,,,,,,,,,,,

龄期（d）,,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,,,

A区β(t)A,,6.28326E-05,4.73164E-05,4.10213E-05,3.76102E-05,3.55118E-05,3.41269E-05,3.31723E-05,3.24952E-05,3.20053E-05,0.000031646,,,

B区β(t)B,,6.29676E-05,4.74181E-05,4.11094E-05,0.000037691,3.55881E-05,3.42002E-05,3.32436E-05,0.000032565,3.20741E-05,3.17139E-05,,,

5、各龄期混凝土干缩率,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

式中：,,,,,,,,,,,,,,

,--龄期t时砼的收缩变形值；,,,,,,,,,,,,,

,--标准状态下最终收缩值，3.24×10-4,,,,,,,,,,,,,

e,常数e=2.718；,,,,,,,,,,,,,

M1、M2、M3…Mn--各种不同条件下的修正系数；,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

混凝土收缩变形不同条件影响修正系数（根据下表取值）,,,,,,,,,,,,,,

M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7,M8,M9,M10,积M,,,,

1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,0.93,1,1,1,0.92,0.86,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

各龄期砼收缩变形值如下表,,,,,,,,,,,,,,

龄期（d）,,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,,,

（×10-5）,,0.82,1.61,2.39,3.13,3.86,4.57,5.25,5.91,6.56,7.18,,,

6、收缩当量温差,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

式中：,,,,,,,,,,,,,,

Ty(t)——t龄期混凝土收缩当量温差(℃)；,,,,,,,,,,,,,,

α——混凝土线性膨胀系数，1×10-5(1/℃)。,,,,,,,,,,,,,,

各龄期收缩当量温差,,,,,,,,,,,,,,

龄期（d）,,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,,,

Ty(t),,0.82,1.61,2.39,3.13,3.86,4.57,5.25,5.91,6.56,7.18,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

7、结构计算温差（一般3d划分一区段）,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

式中：,,,,,,,,,,,,,,

ΔTi——i区段结构计算温度(℃)；,,,,,,,,,,,,,,

Tm(i)——i区段平均温度起始值(℃)；,,,,,,,,,,,,,,

Tm(i+3)——i区段平均温度终止值(℃)；,,,,,,,,,,,,,,

TY(i+3)——i区段收缩当量温差终止值(℃)；,,,,,,,,,,,,,,

TY(i)——i区段收缩当量温差起始值(℃)。,,,,,,,,,,,,,,

每区段平均温度值如下表（℃）:,,,,,,,,,,,,,,

龄期（d）,,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,,,

Tm(t),,29.49,30.23,26.51,23.54,21.98,21.19,20.40,20.00,20.00,20.00,,,

可得出结构计算温差如下表(℃)：,,,,,,,,,,,,,,

,区段,3,6,9,12,15,18,21,24,27,,,,

,ΔTi,0.1,4.5,3.7,2.3,1.5,1.5,1.1,0.6,0.6,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

8、各区段拉应力,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,,,,

式中：,,,,,,,,,,,,,,

σi——i区段混凝土内拉应力(N/mm2)；,,,,,,,,,,,,,,

——i区段平均弹性模量(N/mm2)；,,,,,,,,,,,,,,

根据第3条计算可得,,,,,,,,,,,,,,

,平均弹性模量,,,,,,,,,,,,,

,区段,3,6,9,12,15,18,21,24,27,,,,

,,10625.42,15801.40,19752.63,22768.92,25071.49,26829.23,28171.05,29195.37,29977.31,,,,

α——混凝土线性膨胀系数，,,,1.00E-05,(1/℃)。,,,,,,,,,,

——i区段平均应力松弛系数,,,,,,,,,,,,,,

,根据下表得平均应力松弛系数,,,,,,,,,,,,,

松弛系数S(t),,,,,,,,,,,,,,

龄期（d）,,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,,,

S(t),,0.57,0.52,0.48,0.44,0.41,0.386,0.368,0.352,0.339,0.327,,,

,平均应力松弛系数,,,,,,,,,,,,,

,区段,3,6,9,12,15,18,21,24,27,,,,

,,0.545,0.500,0.460,0.425,0.398,0.377,0.360,0.346,0.333,,,,

——i区段平均地基约束系数,,,,,,,,,,,,,,

,根据第4条计算可得，,,,,,,,,,,,,,

,平均地基约束系数,,,,,,,,,,,,,

,区段,3,6,9,12,15,18,21,24,27,,,,

,A区,5.50745E-05,4.41689E-05,3.93158E-05,0.000036561,3.48193E-05,3.36496E-05,3.28338E-05,3.22503E-05,3.18256E-05,,,,

,B区,5.51928E-05,4.42638E-05,3.94002E-05,3.66396E-05,3.48941E-05,3.37219E-05,3.29043E-05,3.23196E-05,0.000031894,,,,

L——混凝土最大尺