缺陷混凝土挡墙热传导数值分析

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1、2013．NO．3第12卷总第113期岩土工程5doi·10．3969~．issn．1671-91072013．03．005缺陷混凝土挡墙热传导数值分析NumericalAnalysisonHeatConducfionofdefecfiveConcrc~RetainingWall康庄。翟旭茹(重庆建工市政交通工程有限责任公司，重庆400045)摘要：通过对具有不同缺陷设置及在不同的边界条件下的挡墙的传热的有限元数值模型分析，得到了不同缺陷设置情况下挡墙的表面温度变化规律．为红外热成像技术在挡墙检测中的应用提供一定的理论依据。关键词：红外线热成像技术；混凝

2、土挡土墙；热工参数；有限元数值分析；稳态分析中图分类号：U446文献标识码：A文章编号：1671—9107(2013)03—0005-04Abstract·Accordingtotheanalysisonthefiniteel-．=anentnumericalmodelofheattransferofretainingwall州tlldi茚}rentdefectsanddiferentbound—aries，thechangingruleofthewallsurfaceisacquired，oferingsometheoreticalreferences

3、fortheapplicationofinfraredthermalimagingtechnologyintheretainingwalldetection．Keywords：infraredthermalimagingtechnology；concreteretainingwall；thermalparameter；numericalanalysisoffiniteelemem；steady-stateanalysis引言取挡墙厚度为30cm，取土体深度为0．5m，且深度0．5m处的土体温度为定值。由此确定的挡墙模型如图1所示。红外无挡土墙是最常见的支

4、挡构筑物。它不仅广泛应用于公路、损检测通常都是在白天进行，检测时间都比较短，故在分析的铁路、城市建设的边坡支护。也大量应用于水坝建设、港口工过程中取8一侣点的时间段进行分析．分析时长完全可以满足程、水土保持、山体滑坡防治等领域。混凝=E挡土墙常年经受工程检测的需要。着自然环境的考验，基础约束、气温变化、气候骤变、水质污染、相邻混凝土块体制约、混凝土质量低劣及设计和施工上的不当都会造成缺陷。常见的缺陷包括裂缝、内部架空、表面不平整和空蚀磨损等。混凝土内部架空是一科隐蔽性缺陷，架空太阳辐射缺陷的存在将降低混凝土的密实性、抗渗性、抗冻性、强度。若架空与止水相通

5、，会导致漏水：出现在受力钢筋附近时，会降对天空的长波辐射低混凝土对钢筋的握裹力。造成混凝土内部架空的原因主要是施工不良，包括混凝土运输过程中严重分离、漏浆；入仓速与空度过快，来不及平仓振捣：平仓不善，漏振欠振：缝面处理不对流当，沿缝面形成空穴。由于混凝土内部架空不能通过肉眼观测．对内部架空缺陷的检测方法的研究一直都是一个重要课题。自然界中任何高于绝对零度的物体都是红外辐射源，红外线是介于可见红光和微波间的电磁波。它的波长范围在0．76～1O00m之间，其中只有3～5m和8—14m的波段能很好地透过，图1挡墙模型红外探测器就是利用这个波段进行探测的[句当物

6、体内部存在裂缝和缺陷时．它将改变物体的热传导，使物体表面温度的分1．1缺陷设置布产生差别，利用红外热成像仪测量它的不同热辐射，可以检在挡墙内部设置不同深测出物体的缺陷位置【71。本文试图通过对具有不同内部架空缺度、大小的矩形架空缺陷进陷和不同的边界条件下的混凝土挡墙的传热有限元数值分行分析，见图2。图2中b为缺析，找出判别缺陷位置、大小、深度等的规律，为红外热成像技陷厚度、d为缺陷深度、h为缺术在挡墙检测中的应用提供一定的理论依据陷高度。此外，不同朝向、不同日1挡墙模型的确定期和不同的天气情况下．挡墙的太阳辐射规律和强度各收稿日期．2012—12—17不

7、相同．必然会引起挡墙表作者简介：康庄(1968一)，男，四川安岳人，研究生，教授级高级工程面的温度分布和变化规律差图2挡墙缺陷示意图师，主要从事公路、市政及建筑工程的施工管理工作。重庆建筑6ChongqingArchitecture别较大，为此，选择重庆地~-2011年7月9日为计算日，用Mat．数和导温系数的大小还与温度有关，一般假设为温度的线性【S／山)罩}区懵一NuJ，M一妊最据靛1ab程序计算西向挡墙的太阳辐射强度，如图3所示。函数，因为挡墙的无损检测都是在常温下进行，在这个温度范围内变化不大，所以在分析中取为常数。总的来说，有关混凝东向挡墙土的

8、热工参数的取值如表1所示。、E表1混凝土热工参数一世鼎臻医分析中假设缺陷部位为空