大体积混凝土结构施工中水化热温度场的有限元分析

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发布时间：2021-09-09

资料介绍

大体积混凝土结构施工中水化
热温度场的有限元分析
Finite-Elem ent Analysis of Temperature Field of M ass
Concrete Hydration Heat in Structural Construction
口费舂
(上海市第七建筑有限公司 200050)
【摘要】采用有限元软件对大体积承台水化过程中的温度场和温度应力进行了模拟研究，混凝土中心温度变化的模拟结果
与实测数据反映一致；此外，温度应力最大值小于混凝土的抗拉应力，没有出现温度裂缝，这与工程实际相符。经工程实践证
明，把有限元分析应用于混凝土配比的选取，来预防施工中出现的温度裂缝是一种行之有效的方法。
【关键词】大体积混凝土温度裂缝有限元
【中图分类号】TU755 ，文献标识码 B 【文章编号】1004—1001(2011}08—0720—03
0 引言 1．1
随着高层建筑结构及地下结构的发展，大体积混凝土基
础的应用已非常普遍。在大体积混凝土结构施工过程中，采
取有效的措施控制由温度应力引起的裂缝是保证施工质量
的关键。温度应力是由混凝土内部水化热和外部散热所产生
的温差引起，因此，控制温度裂缝的产生实质上是控制大体
积混凝土的梯度。在工程实践中，主要采取的温控措施有选
择低水化热的水泥、分层分块浇筑及合理养护等。
合理选取温控措施的关键是混凝土温度场的计算，目前
主要的计算方法为经验公式法，但该方法未能考虑混凝土内
部温度的连续性及其受连续变化的外界气温的影响。现以上
海地区某深基坑工程为例进行介绍。
1混凝土温度场的热传导理论
【作者简介】费春(1979一)，男，本科，工程师。联系地址：上海
市延平路121号8楼(200042)。
【收稿日期】2011-08—09
瞬态热传导方程
混凝土的水化热问题实际上是固体内有热源的传导问
题，其热传导方程为[1]：
aT
f = co ＼( Oxz + a +窘a )} +0a0f ’⋯‘
式中c为混凝土比热；A为混凝土导热系数；
为时间；P为混凝土的密度；0为混凝土绝热温升；伪
混凝土内部坐标(x，J，，Z)处的温度。
1．2 初始条件与边界条件
由于瞬态热传导方程的解有无数多，因此要确定唯一的
温度场，还需要确定初始条件与边界条件。初始条件由混凝
土的入模温度确定，边界条件则包括以下3类。
初始条件，初始瞬态时温度分布为常数：
T(x，Y，z，0)= =常数 (2)
第一类边界条件，边界温度7-是时间的已知函数：
t)=fit) (3)
第二类边界条件，边界热流量是时间的已知函数：
为了建立一种方便快捷的水损害评价试验方法，我们在
分析国内外水损害试验方法的基础上，针对劈裂强度和稳定
度两项指标的温度函数进行了对比分析，并在试验研究的基
础上发现两者的温度函数具有相同的变化趋势。据此，我们
提出了用多温度下马歇尔试验判别沥青混合料的抗水损害
性能的方法，该方法实现了快速、便捷的现场检验沥青混合
料抗水损害性能的要求。
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参考文献
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