大体积混凝土结构三维温度场、应力场有限元分析

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1、第4O卷第2期2014年2月水力发电E大体积混凝土结构三维温度场应力场有限元分析匡妍艺(广东省建筑科学研究院，广东广州510500)摘要：对某水电项目医院ECT加速机房大体积混凝土结构施工过程进行三维有限元分析，动态模拟环境因素随时间变化过程中不同施工阶段混凝土结构温度场和应力场分布规律。分析结果表明。混凝土浇筑初期温度呈现内高外低的规律，随着龄期的增加，水化热经由热传导和热对流逐渐向周围扩散，温度场趋于稳定。高温度应力出现在混凝土浇筑块温度场分布较高区域和受外部约束区域，并导致混凝土出现裂缝。关键词：大体积混凝土结构；水化热；温度场；应力

2、场FiniteElementAnalysison3-DTemperatureandStressFieldsofMassConcreteStructureKUANGYanyi(GuangdongProvincialAcademyofBuildingResearch,Guangzhou510500,Guangdong,China)Abstract：TheconstructionprocessofamassconcretestructurefortheECTacceleratorroomofahospitalinahydropowerprojec

3、tisanalyzedbyusing3-DFiniteElementMethod,whichdynamicallysimulatesthedistributionsoftemperatureandstressfieldsindifferentenvironmentalfactorsanddifferentconstructionstages．Theanalysisresultsshowthatthetemperaturepresentsthelawthatishighininternalandlowinexternalatthebeginn

4、ingofconcreteplacement,andthehydrationheatgraduallyspreadstosurroundingbyheatconductionandconvectionwiththeincreasingofconcreteageandthenthetemperaturefieldbecomesstable．Hightemperaturestressleadstocrackinginconcrete，whichappearingintheplaceofhightemperatureandexternalcons

5、traints．KeyWords：massconcretestructure；hydrationheat；temperaturefield；stressfield中图分类号：TU528．O1；Ⅳ315文献标识码：A文章编号：0559—9342(2014)02—0065—03分法较适用边界规则简单的低维问题．对解决边界O引言复杂、材料多样的多维问题较困难[51。有限单元法不随着大体积混凝土在现代工程建设中的广泛应局限于规则的差分网格，不仅考虑节点的作用，同用，对其性能的研究已成为工程界和学术界关注的时考虑单元作用以及单元对整体的贡献．具有较大

6、热点。温度变化对大体积混凝土结构应力状态具有的灵活性和适应性，计算精度高。以现场实测资料重要影响，设计和施工阶段对温度场仿真分析是解为依据，用数理统计方法分析温度分布规律得到的决大体积混凝土结构温度应力及裂缝的必要环节和半理论半经验公式，如美国的经验公式、我国的郭重要手段。完整的温度场分析有助于确定几个关键溪桥柔性墩公式等[31也广泛应用。问题：①混凝土的配合比；②裂缝位置；③施工期本文以某水电项目医院放疗ECT加速机房混凝限制温度[1-2]。目前，分析结构温度荷载计算方法一土施工专项工程为研究背景．基于热传导原理建立般有Fourier热传

7、导方程、近似数值解法和半理论半物体与时间、空间的关系，选用经过近似处理的第经验公式131。Fourier热传导方程对处于平面应变状三类边界条件【，应用三维有限单元法对埋设冷却态的结构用一维热传导状态做简化处理，即只存在1个主要的热传导方向，使用分离变量法和拉普拉收稿日期：2013—11-11斯变换法解答，其近似程度在工程允许范围内[41。近作者简介：匡妍艺(1986一)，女，湖北宜昌人，工程师，硕似数值解法包括有限差分法和有限单元法。有限差士，主要从事结构分析、工程力学分析工作．牙5斗u卺旯jzI兰灯Tf，一：／％'t4x1匕匕赝疋上个二习

8、E腼J豆切、l／J切P阪7673"1：『各施1[阶段最大应力随时间变化规律见图3。结构在自然环境中温度变化状态。结果表明，放疗图3可以看出．温度应力(超过混凝土抗拉强度标ECT加