大体积混凝土施工过程中的温度场监测及仿真分析

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1、大体积混凝土施工过程中的温度场监测及仿真分析．MonitoringandSimulationAnalysisofTemperatureFieldduringMassConcreteConstruction张学伟高健夏飞黎奎奎上海建工集团股份有限公司技术中心上海200431摘要：采用全数字式测温系统及温度传感器，对底板大体积混凝土施工过程中内部温度场的发展趋势进行了实时监测，同时选取具有代表性测温轴上若干测点研究其温度一时间变化曲线。并运用有限元分析软件对混凝土内部温度场进行仿真模拟计算，在与实测值比较分析后，得出了计算曲线能够很好的模拟大体积混凝土内部温度场发展走势的结论

2、。该结论可供相关大体积混凝土测温工程参考。关键词：大体积混凝土施工过程温度场监测仿真分析中图分类号：TU755／文献标识码B【文章编号】1004～1001(2012)05—0447—03大体积混凝土作为高层建筑及大型构筑物基础底板的表1C35混凝土的配合比筑造形式，已经广泛存在于工业与民用建筑之中Ⅲ。由于混材料名称品种规格密度／(kg／m)配合比备注凝土水泥水化反应放出大量的热量不能及时散失，往往导水泥P．O．425l851致在浇筑初期，内部温度高于表面至少25。C以上圆，使内矿粉$951【)7O_37混凝土强度粉煤灰F—II82O-28等级为外形成较大的温度梯度，并在外

3、部约束下使混凝土内部产水饮用l84O．63C35P8R90；生温度应力，一旦温度应力超过其抗拉强度，混凝土就会产砂子中砂7472．56等效水灰比石子5-2510583．62为0生不同程度的裂。因此规范规定，混凝土浇筑时内外．45。外加剂SQ一ⅡC7014．50．015温差不宜超过25c】C。膨胀剂SY—C32O．17故在大体积混凝土浇筑过程中，温度场监测是施工的重要环节，也是防止温度裂缝的关键四。以上海月星环球商2监测系统业中心四区主楼底板大体积混凝土为研究对象，对其施工2．1系统简介过程中混凝土内部温度场进行实时监控，同时利用有限元测温系统采用上海建工集团股份有限公司技

4、术中心自软件进行模拟仿真计算，对比分析其内部温度场随时间走主开发的“大体积混凝土温度无线监测系统”。该系统采用势的变化规律。全数字式方式对大体积混凝土水化过程中温度场变化状况1工程概况进行监测，掌握混凝土的温差波动情况(图1)。测温传感器采用美国达拉斯公司生产的DS18B20数字式温度传感器。上海月星环球商业中心四区主楼大底板成矩形布置，“大体积混凝土温度无线监测系统”配合DS18B20数字面积为3083m，基坑最大开挖深度近26．0m，底板厚度为温度传感器，已成功应用于闵浦大桥承台、珠江城大底板、3．5m，局部厚度达8．4m，底板项面标高为一17．O丌1。混凝沈阳茂业大

5、厦、上海虹桥交通枢纽等大体积混凝土测温工土标号为C35、抗渗等级为P8，其配合比见表l。本工程主程，可靠性高。楼底板一次性浇筑完成，混凝土总方量达11000m3左右，2．2测温点布置属于大体积混凝土范围。测温点的布置原则为：能反映整个大体积混凝土的温度场及温度变化规律；温度梯度大的地方测点布置相对密，反之温度梯度小的地方测点布置相对较稀。作者简介：张学伟(1986一)，男，硕士研究生。根据以上原则以及本工程底板的形状，混凝土底板总作者地址：上海市江杨南路1646号(200431)。收稿日期：2012—03—19共布置8根测温轴(图2)，每根测温轴沿轴竖向布置了问建筑施工第

6、34卷第5期f447发生阶段，一般持续一个月左右；B为无热源阶段，混凝土的温度随着其内部热量的逐渐散发而降低；C为随气温变化而周期性变化阶段。大体积混凝土温度控制主要是在A阶段，在此阶段混凝土内部的温度是一个随时问和位置变化的瞬态的有内热源的温度场，其热传导方程如下：磬++㈦q(t)：盟(2)Q(t)=0o(1一)(3)将式(2)、(3)带入式(1)得：：vz『+_盟m(4)CP。。Cp图1监测系统工作结构将计算的相关参数带入该方程得：=0．00478v14．022·e⋯(5)距为1m左右的若干测点(图3)，共54个测温点。其中在混凝土养护期间，混凝土表面(保温层下面)布

7、置2个测点，3．3仿真分析在基坑外设立1个大气环境温度监测点，以利于更准确地我们采用MIDAS／gen软件进行建模分析，混凝土底板反应出混凝土基础的温度场分布情况及大气、表面和内部及地基的实体分析模型见图4、图5。共有28个计算步骤，的温度梯度。时间间距前密后长。热传导分析所需的时间离散系数(TemporalDiscretizationFactor)为0．5(Crank-Nicolson；法)混凝土浇筑时间为7月中下旬，初始温度定为30cC；J——一单元应力输出位置为高斯点，即将高斯点应力作为节点应％、力输出；考虑混凝土的收缩