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1、第卷第期昆明理工大学学报理工版《片年月二阮群《科大体积混凝土温度场的仿真分析董,屈俊童羽蕙昆明理工大学建筑工程学院,云南昆明、摘要温度的变化及其产生的影响在大体积混凝土结构中是不容忽视的分析温度场研究温度、裂缝以及进行温控设计制定合理的温控防裂措施是工程中非常关注的问题本文主要阐述了用程序,结合工程实际,,实现对温度场仿真的一些具体的做法进行了温度场的仿真分析得出了一些相关的结论关键词大体积混凝土程序温度场仿真分析一以只一一中图分类号巧文献标识码文章编号一,一,盯,,,、,,罗邵,田弓言在大体积混凝土结构中,温度的变化及其产生的影响是
2、不容忽视的许多已建和在建的大体积混凝土、,,结构在施工使用的过程中普遍存在因温度变化产生的温度应力而导致开裂的现象温度裂缝的存在或多或,,少地改变了设计时所预定的使用功能和应力状态留下了安全的隐患为了更好的进行温控设计制定合理的温控防裂措施,在大体积混凝土结构中,不进行温度场的仿真分析是不完整的随着计算机技术的高速发展,计算方法,人们越来越重视计算机在工程中的和水平的不断改进和提高,基,辅助应用于较成熟的有限元软件之一结合贵州省仁怀市盐津桥水库重力墩的工程实,用计算机来模拟分析,,例混凝土的浇筑进行温度场的仿真分析使我们对大体积混凝土
3、浇筑后温度场的变化有一定的预见性,对制订温控措施有一定的指导意义仿真分析中一些问题的处理随着混凝土的浇筑,结构的非稳定温度场满足热传导方程‘、口刁刁、二丁飞十二丁布下尸万十二干了,不,,一‘一份‘口口勺口艺口丈,一式中。一导温系数夕一混凝,,,土的绝热温升一温度函数、、,混凝土的各项物理力学性能弹模徐变等水化热和边界条件都是随时间的变化而变化的即为时间的函数,因而,在进行温度场的分析中,需要将物理力学性能、边界条件用时间函数表示成与时间相关的一一基金项收稿日期目云南省科技厅基础研究经费资助项目编号巧第一作者简介董羽蕙一,女,硕士,副教
4、授主要研究方向水工结构一单。昆明理工大学学报理工版第卷数学表达式,以便进行数值分析计算在温度场的分析中,主要涉及到水化热和边界条件的变化,因而要将水化热和边界条件表示成时间的函数边界条件的处理边界条件共分为四种用以下四种方式给出第一类边界条件混凝,即土表面温度是时间的已知函数,少,,,少,,第二类边界条件,即混凝土表面的热流量是时间的已知函数、一凡千二气口第三类边界条件假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度和混凝土周围介质温度之差成正比,即一、二,一爪,豁式中月为混凝,,土的表面散热系数此类边界条件表示了固体与流体如空气接触时的传
5、热条件实际情况大多数为此类边界条件第四类边界条件当两种,,边界条件为固体接触良好时接触面上温度和热流量都是连续的,刁,’’,,凡几几,二口一口其中久,又分别为两固体的导热系数在四种边界条件中,以第一类边界条件即混凝土表面的温度是已知函数的处理最为简便而在实际混,,凝土建筑物中广泛适用的是第三类边界条件即假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度和混凝,,,土周围介质温度之差成正比但第三类边界条件在数学上处理比较困难因而在分析中对第三类边界条,,得到一个虚边界,在虚边界上混凝件的处理采用自真实边界向外延伸一个虚拟厚度土表面的温度等于一川
6、外界介质的温度虚拟厚度可以通过计算得出一般取即可通过上述的处理,就,可以将把第三类边界条件简化成第一类边界条件来处理将边界条件定义成时间,函数也较容易些分析中的主要的边界条件有混凝土浇筑块与岩基接触面边界边界上的温度为地温与,、,空气接触界面边界上的温度为环境温度新老混凝土接触界面界面上的温度为浇筑温度三种混凝土的绝热温升,、、水泥水化热是影响浇筑体温度场的一个重要因素它随着水泥的品种水泥的用量混合材料的品种,和浇筑温度不同而异计算中采用函数表达式来表示水化热的规律。一一‘。,式中口一水泥水化热总量一水化热系数与混凝土的浇筑温度有关一
7、混凝土龄期对浇筑过程及边界条件的模拟对,,,一般的有限元程序求解瞬态热传导问题时通常是只有统一的时间起点不适合用于模拟求解混凝土浇筑这类有浇筑时间先后顺序的瞬态热传导问题因为无论是边界条件、还是初始条件和内部水泥的,,“”水化热都和时间相关随时间变化为了解决上述问题在计算的过程中定义了时间函数,边界条件,来表示内部水泥的水化热和初始条件将混凝土内部水泥的水化热边界条件和初始条件在时,“、”间变量上的变化表示成具体的时间数值函数通过定义单元的生死时间和荷“”,载的到达时间币来实现对混凝土浇筑过程的模拟冷却水管的计算,一。,冷却水管直径一
8、般在左右间距为巧如果在计算中直接引人冷却水管网格的划,,,,分必须十分精细在实际分析中如果有水管冷却可以把水管的冷却作用转化为混凝土的吸热特性相当第期董,羽蕙屈俊童大体积混凝土温度场的仿真分析,于负水化热本文重力墩的浇筑
