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目录
一、大纲1
二、解析模型截面数据1
三、资料热特征值2
四、结构建模2
五、结果解析9
一、大纲
目前,大体积混凝土、高强混凝土以及长久性混凝土正被广泛应用于实质工程中,由水化热引起的温度裂缝也逐渐成为设计人员关注的课题。水化热引起的温度裂缝大多发生在结构施工早期,宽度较大且贯穿裂缝比许多,对结构的长久性、透水性会产生严重影响,所以在设计、施工以及监理阶段需要详细验算水化热引起的温度应力。别的,大体积混凝土结构是分阶段浇筑的,分阶段浇筑的混凝土拥有不一样的混凝土材龄和热特征值,所以一定分施工阶段做水化热解析。
因混凝土水化热引起的温度应力分为内部拘束应力和外面拘束应力。内部拘束应力是由于混凝土温度分布的不均衡拘束了结构体积的膨胀而发
生的应力。在水化反应早期,混凝土表面温度和内部温差使混凝土表面发生张拉应力;在温度降落阶段由于内部缩短变形大于表面,所以在混凝土内部发生张拉应力。内部拘束应力的大小与结构物内外温度差成比率。
外面拘束应力是由于已浇筑的混凝土或地基表面拘束了正在浇筑的混凝土的温度变形而发生的应力。外面拘束的影响与接触表面的宽度和外面拘束刚度有关。
水化热解析包含热传导解析和温度应力解析两个过程。
热传导解析是计算节点温度随时间的变化量,即计算因水泥水化过程中发生的放热、对流、传导引起的节点温度变化。温度应力解析是使用热传导解析获取的各时间段的节点温度分布以及资料随时间变化的特征、混凝土随时间变化的缩短、混凝土随时间和应力变化的徐变等,计算大体积混凝土各施工阶段应力。
二、解析模型截面数据
××,冷却水管部署以以下图所示,
分两层浇筑,第一次浇筑168小时(7d)今后浇筑第二层,对第二阶段浇筑的混
凝土水化热解析时间为840小时(28+7d)。
0
6
5
0
2
2
2
1
0
0
5
0
5
4
4
5
1
5
2
2
0
2
1
80220080
2360
图2-1承台冷却水管部署立面图(单位:cm)
0
5
0
0
1
0
0
6
6
1
1
0
5
R
0
0
1
0
5
80
22x100
80
2360
图2-2承台冷却水管部署平面图(单位:cm)
三、资料热特征值
表3-1
使用资料及热特征值
构件地址
承台(C30)
封底混凝土(
C20)
物理特征
比热(KJ/kg·℃)
热传导系数(KJ/m·h·℃)
对流系数
表面
(KJ/m2·h·℃)
侧面
-
环境温度(℃)
36
36
浇筑温度(℃)
26
26
水流温度(℃)
26
26
绝热温升(℃)
强度进展系数
a=,b=
a=,b=
四、结构建模
分段浇筑的混凝土水化热施工阶段解析的建模和解析过程以下。
图4-1结构建模步骤表示图
打开新项目(),保存()为“”,
设定单位系统:长度:m,力:Kgf。。
承台封底为C20混凝土,承台为C30混凝土,依据上述计算的资料热特征
值,设定资料特征。C20混凝土的比热为:c=?C
热传导系数为:
=?h?C,C30混凝土的比热为:c=?C
热传导系数
为:=?h?C。
图4-2定义资料特征值
为了考虑徐变、缩短以及弹性模量的变化,定义时间依存资料。
模型/特征值。
图4-3定义时间依存资料
将前面定义的一般资料与时间依存资料连接起来。
模型/特征值/资料连接,缩短和徐变在水化热解析控制里考虑。
图4-4时间依存资料连接
依据规则:节点——板单元——实体单元。
在立面每层冷却水管、混凝土浇筑分层线地址,平面每道冷却水管地址均要建立节点。
先建立封底混凝土C20:建立节点()(0,0,0),复制节点()
x方向:,******@,、y方向:1,,******@,,1)。
图4-5基础垫层节点建立
建立平面板单元(),板厚可以输入任何值,扩展成实体单元时需要删除板单元,故板厚对建模没有影响。
图4-6基础垫层板单元建立
扩展成实体单元()(Z方向:,,,,,)。
图4-7板单元扩展成实体单元
建立结构组,将封底混凝土、第一层承台、第二层承台分别建立结构组,为
后边施工阶段做准备。
图4-8建立封底混凝土和承台结构组
建立界限条件、界限组。
图4-9建立界限组并输入封底混凝土界限
荷载:水化热。
图4-10水化热界面表示图
设置环境温度。
图4-11环境温度设置表示图
设置对流函数(顶面:/(m2·h·℃)和侧面:/(m2·h·℃))。
图4-12设置侧面和顶面界限对流函数
设置单元对流界限(顶面和侧面)。
图4-13设置每层混凝土侧面和顶面单元对流界限
设置封底混凝土固定温度。
图4-14设置封底混凝土固定温度
分配浇筑混凝土热源函数(,)。
图4-15分配浇筑承台混凝土热源函数
定义施工阶段:CS1时间:(1,12,24,36,48,72,96,120,144,168),CS2时间:
1,12,24,36,48,72,96,120,144,168,336,672,840)。