大体积混凝土水化热温度场仿真分析

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1、第３１卷第１９期武汉理工大学学报Vol．３１No．１９２００９年１０月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYOct．２００９DOI：１０．３９６３／j．issn．１６７１-４４３１．２００９．１９．０２４大体积混凝土水化热温度场仿真分析１１２张光辉，张晗，高纯（１．武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉４３００７０；２．中国建筑第三工程局有限公司，武汉４３００７０）摘要：为了分析大体积混凝土浇筑后的水化热问题，建立了武汉火车站轨道梁的三维实体有限元模型。对其浇筑后１９２h

2、内的温度场进行计算，确定高温和高温度梯度区域，并与实测数据进行了对比。结果显示所建立的有限元模型能够较好地模拟实际混凝土温度场；混凝土内各点温度约４８h后达到峰值；各点最大温差不超过２０℃；距梁端部１．５m处竖直方向上的温度梯度最大。关键词：大体积混凝土；水化热；温度场中图分类号：TU５２８．５７文献标识码：A文章编号：１６７１-４４３１（２００９）１９-００８５-０３MassConcreteSimulationandAnalysisforHydrationHeatTemperatureField１１２

3、ZHANGGuanghui，ZHANGHan，GAOChun-（１．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan４３００７０，China；２．ChinaConstructionThirdEngineeringDivisionCorpLtd，Wuhan４３００７０，China）Abstract：Athree-dimensionfiniteelementmodelofWuhanrailwaystationt

4、rackbeamhasbeenbuiltforinvestigatingthehydrationheataftermassconcretehasbeenconstructed．Somehightemperaturesandhightemperaturegradientshavebeenob-tainedonthecalculationofthetemperaturefieldofthemassconcretein１９２h；andwecomparedwithdatameasuredonsite．Thenu

5、mericalresultsshowthatthemodelcansimulatetheactualtemperaturefieldoftheconcreteaccurately．Thehighesttemperaturewhichriseinsidetheconcreteisachievedat４８h．Thedifferenceoftemperaturesbetweenanytwopointsislessthan２０℃．Themaximumoftemperaturesgradientsisonthev

6、erticaldirectionthat１．５mfromthetopofthebeam．Keywords：massconcrete；hydrationheat；temperaturefield大体积混凝土结构，由于施工期间水泥的水化热产生高温和高温度梯度，在受到内部或外部的约束时将产生较大的温度应力，容易引起混凝土开裂。由温度应力引起的裂缝具有裂缝宽、上下贯通等特点，对结构［１］的承载力、防水性能、耐久性等都会产生很大影响。因此只有控制好大体积混凝土内部的温升速度和温度梯度，才能控制由其产生的温度应力，

7、从而控制大体积混凝土的裂缝开展问题。以大体积混凝土箱梁足尺模型为例，建立三维有限元模型，对浇筑后１９２h内的温度场进行了数据实测与数值分析。1工程背景武汉火车站轨道梁为现浇预应力混凝土简支箱梁，长３６m，宽１５．５m，高４．９８m，箱梁断面为变截面单箱五室，桥面呈槽形（中部为双线轨道，两侧为站台），底部为鱼腹式，其标准断面示意图如图１所示。该收稿日期：２００９-０５-１０．作者简介：张光辉（１９６２-），男，博士，副教授．E-mail：zhgh＠pubic．wh．hb．cn８６武汉理工大学学报２００９年

8、１０月３箱梁采用C５０混凝土，一次性连续分层浇筑。混凝土整体用量约７００m，浇筑时间持续约１６h，入模温度为２０℃。为了了解轨道梁内部温度发展变化规律及温度控制措施是否得当，在实际结构浇筑之前，进行了足尺模型的水化热温度测试试验。试验在武汉火车站工地制梁场进行，在足尺模型内设置若干温度监测点，埋置温度传感器，以监测内部水化温升，其测点布置如图２～图４所示。测点的实测数据是在混凝土浇筑完成后开始记录，监测时间共为１９２h，记录的部分数据列于表