文档介绍：大体积混凝土计算书
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题。
FZFX3D 采用第三种方法，即有限单元法进行编制，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：
式中 t 时间，
θ 混凝土绝热温升，
a 混凝土导温系数，
λ 混凝土导热系数，
c 比热，
ρ 容重
在某一给定区域Ω内，边界满足初始条件
温度场计算的边界条件可用以下四种方式给出。
第一类边界条件
混凝土表面温度T 是时间的已知函数，即
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
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
β是表面放热系数，单位为kJ/(㎡·h·℃)
当表面放热系数β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
β＝
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
寻找使泛函) (T _ 实现极小值的解答，即寻找温度场T ，使Tδ＝0然后将区域Ω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{ Tn }
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
温度场计算结果
混凝土浇筑完毕5d 温度场
混凝土浇筑完毕10d 温度场
混凝土浇筑完毕15d 温度场
混凝土浇筑完毕20d 温度场
温度场计算结论
经过混凝土施工仿真计算，混凝土温升最高温度50℃；
混凝土内部与外部温度差值符合设计要求。
附录七拟投入的主要施工机械设备表
序号
机械或设备名称
型号规格
数量
国别产地
制造年份
额定功率(kW)
生产能力
用于施工部位
备注
1
反循环钻机
3
中国
1999
70
降水井成孔
2
地质钻
SH-50
3
中国
1999
自渗井成孔
3
空压机
柳州6130
2
中国
1999
洗井
4
发电机
12A-135
2
中国
1999
200
打井发电
5 6
挖土机
日立EX300-3 卡特330B
4 5
中国中国
2000 2000
土方挖运
7
推土机
D-85
2
中国
2001
土方挖运
8
洒水车
3
中国
2001
现场洒水
9
自卸汽车
斯太尔
88
中国
2003
土方运输
10 11
注浆泵
2SNS BW-250
1 2
中国 中国
2000 2000
7 7
注浆 注浆
12
灰浆搅拌机
3
中国
2001
3
灰浆搅拌
13
空压机
W－6135
3
中国
2001
喷射混凝土
14
洛阳铲
40
中国
2003
土钉成孔
15