大型泄洪洞襯砌混凝土施工期溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力的仿真計(jì)算

洞室和圍巖溫度對(duì)泄洪洞襯砌混凝土溫度和溫度應(yīng)力影響研究——以溪洛渡無壓泄洪洞為研究對(duì)象，采用三維有限單元方法對(duì)不同洞室環(huán)境溫度和圍巖溫度情況下的施工過程進(jìn)行仿真模擬，通過比較底板、邊墻和頂拱不同襯砌部位的最高溫度、最大內(nèi)表溫差、最低溫度、早期...

文中針對(duì)大型渡槽施工期溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力,考慮混凝土分層澆筑、水化熱溫升變化、材料屬性的變化、對(duì)流邊界條件、重力荷載等影響因素對(duì)大型渡槽施工澆筑過程進(jìn)行仿真分析,得出了一些溫度場(chǎng)的變化規(guī)律,供工程設(shè)計(jì)參考。

分析研究混凝土拱壩澆筑過程的瞬態(tài)溫度場(chǎng),用瞬態(tài)熱傳導(dǎo)有限元分析方法,得到了整個(gè)施工過程中拱壩溫度場(chǎng)的分布規(guī)律,為控制混凝土拱壩的溫度應(yīng)力提供了依據(jù)。

對(duì)船閘閘首施工期非穩(wěn)定溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行仿真分析，對(duì)空間域用有限單元法離散，在時(shí)間域用有限差分法.分析與計(jì)算中，考慮了混凝土徐變對(duì)溫度應(yīng)力的影響，計(jì)算結(jié)果表明，閘首墻體上部澆筑層面中部及側(cè)面會(huì)產(chǎn)生水平拉應(yīng)力和堅(jiān)向拉應(yīng)力，閘首孔口廊道施工期側(cè)會(huì)產(chǎn)生較大的豎向拉應(yīng)力，使用期廓道底板會(huì)產(chǎn)生較大的水平拉應(yīng)力。

對(duì)船閘閘首施工期非穩(wěn)定溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行仿真分析，對(duì)空間域用有限單元法離散，在時(shí)間域用有限差分法.分析與計(jì)算中，考慮了混凝土徐變對(duì)溫度應(yīng)力的影響，計(jì)算結(jié)果表明，閘首墻體上部澆筑層面中部及側(cè)面會(huì)產(chǎn)生水平拉應(yīng)力和堅(jiān)向拉應(yīng)力，閘首孔口廊道施工期側(cè)會(huì)產(chǎn)生較大的豎向拉應(yīng)力，使用期廓道底板會(huì)產(chǎn)生較大的水平拉應(yīng)力。

結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行倒虹吸的澆筑施工過程的瞬態(tài)溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)仿真分析,研究了外界氣溫條件變化和水化熱釋放、混凝土彈性模量等隨齡期及分層澆筑對(duì)結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力的影響,可供類似工程建設(shè)參考。

本文給了混凝土絕熱溫升新的表達(dá)式,既與試驗(yàn)資料符合得很好,又便于進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算,由此得到新的水管冷卻等效熱傳導(dǎo)方程。提出了混凝土壩施工期溫度場(chǎng)的實(shí)用算法和簡約算法,計(jì)算較方便,精度也較好。

ABAQUS在混凝土溫度場(chǎng)和徐變溫度應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算中的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差、基礎(chǔ)溫差是混凝土結(jié)構(gòu)施工期易開裂的主要原因,為此,結(jié)合混凝土溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的基本原理和水管冷卻的精確算法,通過三維有限單元法對(duì)施工期某水閘閘墩進(jìn)行仿真計(jì)算,分析閘墩混凝土施工期溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)空變化規(guī)律,得出在溫降階段閘墩門槽處是裂縫容易出現(xiàn)的地方計(jì)算結(jié)果表明,表面保溫和內(nèi)部水管降溫相結(jié)合的溫控措施既能減小結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差又能降低結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)溫差,具有良好的防裂效果,且模板外面貼保溫板的保溫方法能使混凝土表面的施工質(zhì)量得到明顯改觀,值得應(yīng)用推廣.

根據(jù)三維熱傳導(dǎo)理論,運(yùn)用有限元軟件midas,建立大橋承臺(tái)大體積混凝土有限元計(jì)算模型,對(duì)澆筑溫度場(chǎng)進(jìn)行仿真分析,研究了溫度場(chǎng)以及溫度應(yīng)力在承臺(tái)內(nèi)部分布和隨時(shí)間變化的規(guī)律,并與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果表明仿真分析數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)結(jié)果擬合較好。

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(chǎng)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(chǎng)、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(chǎng)、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(cè)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)。

溫度應(yīng)力的分析、溫度控制和防止裂縫的措施,是大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中十分重要的課題。充分考慮到溫度變化、彈性模量變化、徐變、自生體積變形等主要影響因素的共同作用,通過對(duì)某在建的大型閘室結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及溫度應(yīng)力場(chǎng)仿真分析,對(duì)大體積混凝土在施工期的溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力進(jìn)行探討。

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(chǎng)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(chǎng)的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較,分析了誤差產(chǎn)生的原因。

針對(duì)溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有重要影響,在拱壩施工期溫度應(yīng)力仿真計(jì)算中,采用有限元法的初應(yīng)變法分析溫度徐變應(yīng)力,并推導(dǎo)出了考慮溫度徐變應(yīng)力的非線性有限元公式。以某高拱壩為例進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果表明該方法正確、有效,可供類似工程參考。

　針對(duì)使用低水化熱復(fù)合硅酸鹽水泥的某船閘底板混凝土,利用ansys程序?qū)ζ錅囟葓?chǎng)及溫度應(yīng)力進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬分析,并與中水化熱普通硅酸鹽水泥進(jìn)行了比較,為大體積混凝土不出現(xiàn)有害溫度裂縫的溫控防裂措施提供了依據(jù)。

大體積混凝土的內(nèi)外溫差和基礎(chǔ)溫差是施工期結(jié)構(gòu)易開裂的主要原因。通過三維有限元法對(duì)南水北調(diào)工程沙河u型渡槽施工期采取表面保溫和內(nèi)部水管降溫相結(jié)合的溫控措施進(jìn)行仿真計(jì)算,分析了混凝土施工期溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)空變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明:溫降階段在渡槽端部容易出現(xiàn)裂縫;溫控措施能起到較好的防裂效果。這種溫控措施可為同類工程所借鑒。

為了研究輸水隧洞襯砌混凝土施工期的溫度和應(yīng)力變化規(guī)律,根據(jù)羅斯法水利樞紐輸水隧洞襯砌混凝土邊墻的溫度觀測(cè)成果,采用嵌固板理論對(duì)襯砌的混凝土邊墻的溫度應(yīng)力進(jìn)行了簡化計(jì)算分析,得出了特殊點(diǎn)溫度歷時(shí)曲線和典型點(diǎn)應(yīng)力歷時(shí)曲線,并對(duì)襯砌混凝土的溫度控制提出了一些有益的建議。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在港口工程中應(yīng)用非常普遍,研究大體積混凝土施工期溫度場(chǎng)的產(chǎn)生、變化及分布機(jī)理,對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行具有重要作用。該文對(duì)某塢口塢墩混凝土施工期溫度場(chǎng)進(jìn)行原型觀測(cè),采用ansys軟件完成對(duì)塢墩混凝土施工期溫度場(chǎng)進(jìn)行仿真分析,并將仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,該塢墩在施工的第40h~60h,其后隨著水泥水化熱逐漸消散,溫度逐漸下降;塢墩施工期最高溫度為39.8°c,位置在塢墩內(nèi)部分層施工的第6層,時(shí)間為施工期的第2.6d;仿真分析與實(shí)測(cè)結(jié)果基本符合。大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期溫度場(chǎng)的特點(diǎn)及變化規(guī)律適用于分層施工溫控方案。

結(jié)合工程實(shí)例，應(yīng)用現(xiàn)代ｐａｐｆｅ大型軟件，對(duì)大體積砼基礎(chǔ)的溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力進(jìn)行較深入的數(shù)值分析，給出了計(jì)算與實(shí)例值的比較結(jié)果，提出了相應(yīng)的看法，為ｐａｆｅｃ在工程上的應(yīng)用提供了進(jìn)一步的實(shí)踐應(yīng)用的依據(jù)。

結(jié)合工程實(shí)例，應(yīng)用現(xiàn)代ｐａｐｆｅ大型軟件，對(duì)大體積砼基礎(chǔ)的溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力進(jìn)行較深入的數(shù)值分析，給出了計(jì)算與實(shí)例值的比較結(jié)果，提出了相應(yīng)的看法，為ｐａｆｅｃ在工程上的應(yīng)用提供了進(jìn)一步的實(shí)踐應(yīng)用的依據(jù)。

金塘大橋60m箱梁混凝土澆筑完成后由于水化作用下使得混凝土內(nèi)外溫度、梯度差等關(guān)鍵問題,介紹了混凝土澆筑后箱梁的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的變化情況及控制措施。

結(jié)合國內(nèi)外對(duì)大體積混凝土施工期溫度場(chǎng)的研究,介紹了瞬態(tài)溫度場(chǎng)的熱傳導(dǎo)方程對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行了有限元分析,得出了水化放熱模型能較好模擬混凝土溫度場(chǎng)分布的結(jié)論,以達(dá)到防止或減少溫度裂縫出現(xiàn)的結(jié)論。