大體積混凝土水化熱施工期溫度場及應(yīng)力場仿真分析

針對(duì)大體積混凝土澆筑過程中溫度沖擊現(xiàn)象可能引起的早期裂縫,綜合考慮水化熱、混凝土早期彈性模量、混凝土早期強(qiáng)度時(shí)變和混凝土早期收縮徐變效應(yīng)以及水化熱的空變效應(yīng),采用有限元方法分析水化熱溫度場,得到水化熱溫度場和應(yīng)力場的時(shí)變曲線,并進(jìn)行了服役前混凝土的抗裂性評(píng)估。計(jì)算和實(shí)測結(jié)果對(duì)比表明,水化熱時(shí)變模型預(yù)測的極值溫度、極值溫度梯度完全吻合,該算法對(duì)工程實(shí)際具有一定的指導(dǎo)作用。

水泥水化熱是大體積混凝土結(jié)構(gòu)的一種常見現(xiàn)象,也給大體積混凝土工程帶了諸多問題.論文結(jié)合寸灘長江大橋北錨碇對(duì)大體積混凝土水化熱進(jìn)行分析,并提出一些降低水化熱方法.

該文運(yùn)用三維有限元分析軟件對(duì)一超高墩連續(xù)剛構(gòu)橋的大體積混凝土承臺(tái)實(shí)際施工過程的溫度場進(jìn)行了全程仿真計(jì)算,考慮了冷卻水管的作用,并與現(xiàn)場的實(shí)測結(jié)果進(jìn)行了比較,分析了誤差產(chǎn)生的原因。

大體積混凝土水化熱計(jì)算及施工 一、大體積混凝土的概念 1、定義 現(xiàn)代建筑中時(shí)常涉及到大體積混凝土施工，如橋梁基礎(chǔ)、墩臺(tái)、高層樓房基 礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點(diǎn)就是體積大，一般實(shí)體最小尺寸 大于或等于1m，它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比 較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常 使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。 我國《大體積混凝土施工規(guī)范》gb50496-2009規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最 小尺寸大于或等于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起 的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害縫產(chǎn)生的混凝土。 美國混凝土學(xué)會(huì)(aci)規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大， 必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂”。日本 建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(jass5)規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷

大體積混凝土水化熱計(jì)算及施工 一、大體積混凝土的概念 1、定義 現(xiàn)代建筑中時(shí)常涉及到大體積混凝土施工，如橋梁基礎(chǔ)、墩臺(tái)、高層樓房基 礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點(diǎn)就是體積大，一般實(shí)體最小尺寸 大于或等于1m，它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比 較快。混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常 使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。 我國《大體積混凝土施工規(guī)范》gb50496-2009規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最 小尺寸大于或等于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起 的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害縫產(chǎn)生的混凝土。 美國混凝土學(xué)會(huì)(aci)規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大， 必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂”。日本 建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(jass5)規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷

孫全勝等：大體積混凝土水化熱溫度效應(yīng)的研究 大體積混凝土水化熱溫度效應(yīng)的研究 孫全勝，張德平 （東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱150040） 【摘要】以梅山跨海大橋?yàn)楸尘埃瑧?yīng)用ansys有限元軟件對(duì)該橋橋墩的混凝土水化熱溫度效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值 模擬分析，并且根據(jù)該橋?qū)嶋H工程中監(jiān)測的溫度發(fā)展曲線校正ansys數(shù)值分析的溫度場，得出了大體積混凝土水 化熱溫度效應(yīng)發(fā)展規(guī)律，為以后類似結(jié)構(gòu)的溫控工程提供參考。 【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；水化熱；溫度場；溫度裂縫 【中圖分類號(hào)】tu528.0【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】b【文章編號(hào)】1001－6864（2012）01－0005－03 由于施工期間水泥的水化熱作用，大體積混凝土 結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較高溫度梯度，在受到內(nèi)部或外部的 約束時(shí)將產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土開裂。 由于溫度應(yīng)力引起的裂縫具有裂縫寬、上下

施工初期混凝土自身水化生熱造成溫度應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。這就是混凝土水化熱溫度裂縫。本文主要探討控制混凝土水化熱溫度裂縫的相應(yīng)措施。

九、基礎(chǔ)混凝土澆筑專項(xiàng)施工方案 江蘇廣興建設(shè)集團(tuán)有限公司 基礎(chǔ)混凝土澆筑專項(xiàng)施工方案 工程名稱：鎮(zhèn)江新區(qū)平昌新城配套公建工程 編制： 審核： 批準(zhǔn)： 江蘇廣興建設(shè)集團(tuán)有限公司 鎮(zhèn)江新區(qū)平昌新城配套公建工程項(xiàng)目部 2012年3月14日 基礎(chǔ)混凝土澆筑專項(xiàng)施工方案 第一節(jié)、工程概況 一、工程概況 【本方案針對(duì)重要施工技術(shù)措施節(jié)點(diǎn)的分部分項(xiàng)工程的特點(diǎn)及要求進(jìn)行編寫】 鎮(zhèn)江新區(qū)平昌新城配套公建工程；工程建設(shè)地點(diǎn)：鎮(zhèn)江新區(qū)平昌新城平昌路； 屬于框剪結(jié)構(gòu)；地上12層；地下1層；建筑高度：44.65m；標(biāo)準(zhǔn)層層高：3.6m； 總建筑面積：25000平方米；總工期：450天。 本工程由鎮(zhèn)江瑞城房地產(chǎn)開發(fā)有限公司投資建設(shè)，常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)， 鎮(zhèn)江市勘察設(shè)計(jì)院地質(zhì)勘察，鎮(zhèn)江興華工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司監(jiān)理，江蘇廣 興集團(tuán)有限公司組織施工；由胡金祥擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理，周道良擔(dān)任

基礎(chǔ)混凝土澆筑專項(xiàng)施工方案 有限公司 基礎(chǔ)混凝土澆筑專項(xiàng)施工方案 工程名稱： 編制： 審核： 批準(zhǔn)： 2012年8月30日 基礎(chǔ)混凝土澆筑專項(xiàng)施工方案 第一節(jié)、工程概況 一、工程概況 本工程擬建的是中南民族大學(xué)北區(qū)13號(hào)教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，總建筑面 積為37164㎡，地下室一層，建筑面積為6618㎡。地上六層，建筑 面積為30546㎡，建筑總高度為26.4m。地下室除局部外都為人防地 下室。防空地下室平時(shí)功能為地下車庫及設(shè)備房，戰(zhàn)時(shí)功能為3個(gè)二 等人員掩蔽部和1個(gè)移動(dòng)電站，本工程結(jié)構(gòu)類型為抗震墻結(jié)構(gòu)。 二、施工要求 1、確?；炷潦┕ぴ跐仓r(shí)期內(nèi)安全、質(zhì)量、進(jìn)度都達(dá)到優(yōu)質(zhì)工程 標(biāo)準(zhǔn)。 2、本工程混凝土澆筑施工質(zhì)量技術(shù)措施控制重點(diǎn)： （1）、大體積混凝土水化熱的處理； （2）、地下室后澆帶防水措施。 第二節(jié)、編制依據(jù) 《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》gb50204-

大體積混凝土施工階段水化熱分析 目錄 一、概要.....................................................................................................................1 二、分析模型截面數(shù)據(jù)...............................................................................................1 三、材料熱特性值.......................................................................................................2 四、結(jié)構(gòu)建模....................

大體積混凝土水化熱的控制

膠凝材料水化熱總量計(jì)算混凝土絕熱溫升計(jì)算 k1(粉煤灰影響系數(shù))表1取值w(每立方米混凝土膠凝材料用量kg) 0.94350.6 k2(粉煤灰影響系數(shù))表1取值γ(混凝土質(zhì)量密度)kg/m 3 12500 q7(齡期7天累計(jì)水化熱kj/kg)t(齡期d) 30020 q3(齡期3天累計(jì)水化熱kj/kg)c(混凝土比熱容)kj/(kg·0c) 2600.9 q0(水泥水化熱總量kj/kg)m(與水泥和澆筑溫度有關(guān)系數(shù)d-1)可取0.3~0.5 339.13043480.4 q(膠凝材料水化熱總量kj/kg)t(t)(齡期t時(shí)的絕熱溫升0c) 318.782608749.67307903 混凝土內(nèi)部最高溫度計(jì)算混凝土不同齡期的彈性模量計(jì)算 tp（混凝土澆筑溫度 0c）e0(砼的彈性模量取28d的n/mm 2)表3取值 322

1、拌合溫度：tc=17.24(oc) 材料名稱重量w(kg) 比熱c (kj/kg.k)w×c材料溫度ti ti×w×c水泥水化熱(kj/kg) 水1504.2630159450 325水泥0.8400289 425水泥3550.84298.2185367.6377 525水泥0.8400461 砂子7050.84592.21810659.6 石子12300.841033.21818597.6 砂石含水量104.24216672 合計(jì)24502595.644746.8 2、出罐溫度：ti=17.24( oc)(根據(jù)情況在下兩種中選取，計(jì)算是自動(dòng)的） ①攪拌機(jī)棚為敞開式，則ti=tc=17.24( oc) ②攪拌機(jī)棚為室內(nèi)室溫td=0則：ti=

10.3球磨機(jī)混凝土水化熱溫度計(jì)算 1、最大絕熱溫升 （1）th=(mc+k·f)q/c·ρ (2)th=mc·q/c·ρ(1-e -?mt) 式中th----混凝土最大絕熱溫升（℃） mc---混凝土中水泥用量(kg/m3) f----混凝土活性摻合料用量(kg/m3) k----摻合料折減系數(shù).取0.25～0.30 q----水泥28d水化熱(kj/kg)見下表 水泥品種水泥強(qiáng)度等級(jí) 水化熱q(kj/kg) 3d7d28d 硅酸鹽水泥 42.5314354375 32.5250271334 礦渣水泥32.5180256334 c---混凝土比熱,取0.97(kj/kg·k) ρ—混凝土密度,取2400(kg/m3) e----為常數(shù),取2.718 t-

目錄 1.工程概況........................................................1 2.大體積混凝土的溫控計(jì)算資料......................................1 2.1.計(jì)算依據(jù)及溫控要求..........................................1 2.2承臺(tái)混凝土物理及熱性能參數(shù)...................................1 3.大體積混凝土的溫控計(jì)算..........................................2 1 1.工程概況 中渡長江大橋是主橋?yàn)橹骺?00m雙索面懸索橋，橋跨布置為50+600+65m， 橋面寬32.5m，雙向六車道，主跨加勁梁采用扁平型鋼箱梁，橋塔采用門式框架 結(jié)構(gòu)，南岸采用重

一、工程概況 滬蓉西高速公路xx標(biāo)段中存在xx大橋、xx河大橋及互通區(qū)主線橋三座 大橋，其主橋承臺(tái)尺寸長、寬、高分別為11.2米、11.2米、4米（xx大橋），11.5 米、11.5米、4米（xx河大橋），6.5米、6.5米、2.5米（互通區(qū)主線橋），除互 通區(qū)主線橋主墩為十字型實(shí)心墩外，xx大橋和xx河大橋主墩均設(shè)計(jì)為杯型空 心薄壁墩，墩身底部為實(shí)心墩，高約2米，混凝土標(biāo)號(hào)為c40，承臺(tái)混凝土標(biāo)號(hào) 為c30，施工時(shí)平均氣溫為20℃。 二、大體積混凝土的溫控計(jì)算 1、相關(guān)資料 （1）配合比及材料 橋墩混凝土： c：w：s：g=1：0.41：1.852：2.778：0.008 材料： 每立方混凝土含華新p.052.5水泥405kg、洞庭湖黃砂750kg、滬蓉西石料廠 5-31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石1125kg、武漢三源fdn-2緩凝效減水劑

水泥礦粉粉煤灰砂碎石1碎石2水外加劑1 水泥礦粉粉煤灰砂碎石1碎石2水外加劑1 攪拌機(jī)棚 溫度 環(huán)境溫度運(yùn)輸時(shí)間卸料時(shí)間澆搗時(shí)間轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù) 運(yùn)輸散失 系數(shù) 卸料散失 系數(shù) 水泥礦粉粉煤灰砂碎石1碎石2混凝土 水比熱容 c1 0.840.840.840.840.840.840.97 水泥礦粉粉煤灰 齡期1234567 厚度修正值 溫度#div/0!#div/0!#div/0!#div/0!#div/0!#div/0!#div/0! 齡期9101112131415 厚度修正值 溫度#div/0!#div/0!#div/0!#div/0!#div/0!#div/0!#div/0! 計(jì)算：復(fù)核：負(fù)責(zé)人： 使 用 說 明 加粗字體部分為表格欄目，紅底色部分需要根據(jù)實(shí)際情況填寫

現(xiàn)階段大體積混凝土、高強(qiáng)混凝土以及耐久性混凝土在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用,由水化熱引起的溫度裂縫問題也越來越被設(shè)計(jì)人員所關(guān)注。水化熱引起的溫度裂縫經(jīng)常發(fā)生在結(jié)構(gòu)施工初期,寬度較大且具有貫通性,對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性和透水性產(chǎn)生不利影響。因此在整個(gè)設(shè)計(jì)、施工以及監(jiān)理階段需要對(duì)水化熱引起的溫度應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)算。依托某特大橋承臺(tái)大體積混凝土的施工,利用有限元軟件模擬水化熱過程,對(duì)溫度、應(yīng)力提出控制措施,指導(dǎo)實(shí)際施工。在施工時(shí)采取合理的控制措施,并進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集以驗(yàn)證措施的有效性。

應(yīng)用大型有限元軟件分析橋梁承臺(tái)施工中管冷的作用,通過有管冷、無管冷和降低管冷溫度模擬大體積混凝土降溫的效應(yīng)。根據(jù)湖北十堰地區(qū)某大橋承臺(tái)施工中的真實(shí)記錄,證明文中的仿真分析是正確的,所得結(jié)論對(duì)類似工程具有較大的參考價(jià)值。

大體積混凝土是大型橋梁建設(shè)中必須面對(duì)并認(rèn)真解決的新課題。結(jié)合廈門海滄大橋大體積混凝土錨碇分層澆筑動(dòng)態(tài)施工過程,基于三維非穩(wěn)定溫度場和徐變應(yīng)力有限元法,對(duì)錨碇施工期和運(yùn)行期的溫度場、溫度應(yīng)力進(jìn)行了仿真計(jì)算。計(jì)算中考慮了外界氣溫的周期變化、太陽輻射、水化生熱、澆筑溫度、分層厚度、徐變及混凝土彈性模量隨齡期變化等因素的影響。仿真結(jié)果給出了溫度場、溫度應(yīng)力的特性、分布及其隨時(shí)間變化規(guī)律。通過仿真分析,能預(yù)測大體積混凝土結(jié)構(gòu)中任一點(diǎn)任何時(shí)刻溫度、應(yīng)力及是否會(huì)開裂等信息;能細(xì)致地進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的防裂研究,客觀地評(píng)價(jià)所制定的施工方案是否合理,提高工程的抗裂能力與安全性;提出相應(yīng)的溫控措施,為類似工程提供參考依據(jù)。

以指數(shù)式混凝土水化放熱模型為基礎(chǔ),運(yùn)用分析軟件marc建立大體積混凝土三維有限元模型,采用生死單元模擬分層澆筑過程,以#4船塢底板分層澆筑工程為例,計(jì)算了7d分層澆筑間歇時(shí)間溫度場和應(yīng)力場,并分析了各典型點(diǎn)最大絕熱溫升和最大主應(yīng)力的分布及變化規(guī)律。

結(jié)合援孟加拉國中孟友誼六橋主橋承臺(tái)設(shè)計(jì)與施工,利用midas/civil有限元計(jì)算分析軟件對(duì)承臺(tái)大體積混凝土水化熱進(jìn)行仿真分析,掌握水化熱變化規(guī)律及其應(yīng)力影響,據(jù)此指導(dǎo)現(xiàn)場施工控制。結(jié)果表明:仿真分析很好地反映了水化熱變化規(guī)律及其應(yīng)力影響,混凝土質(zhì)量優(yōu)良,沒有出現(xiàn)溫度裂縫,可供類似大體積混凝土設(shè)計(jì)與施工借鑒。