基于Ansys的大体积混凝土温度场有限元分析

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1、建材世界2013年第34卷第4期基于Ansys的大体积混凝土温度场有限元分析郑思敏(新疆玉点建筑设计研究院有限公司，乌鲁木齐830002)摘要：该文利用大型通用有限元AnsyS软件，对筏板基础进行有限元分析，找出施工中薄弱环节，探讨了裂缝处理原则，并对薄弱部位采取加强配筋等措施，总结了相关规律。关键词：大体积混凝土；温度场；应力场；有限元FiniteElementAnalysisonTe脚IperatureFieldofMa蹒ConcretewithA碰叮sZHENGSi-m诹g(ⅪnJiangWindmchitecturalDesigIl&ResearchInst

2、ituteCo，Ltd，Wul啪uqi830002，ChiIla)Abst瑚屺t：ThroughutilizinglargecommonfimteelementAnsyssoftware，thispapermakesananalysisonraftfoun—dationtolookuptheweal【lirIksofcoIlStruction，discussesthetreatmentprincipIeofcracks，andputsforwardSomemeasuressuchasreinforcingbarfortheweakparts，aJldsummariz

3、esrelatedpractices．1【eywords：massconcrete；temperaturefield；stressfield；finiteelement混凝土水化时必然产生水化热，对于小体积混凝土，水化热较小同时比表面大，使得少量的水化热能够较快消散，而大体积混凝土水化热总量大且比表面小，水化热难以散去。容易产生不均匀的温度场和应力场，从而使混凝土产生裂缝。当大体积混凝土在夏季施工时，更加剧了混凝土开裂的程度。因此在大体积混凝土浇筑中有必要研究温度场对混凝土开裂的影响规律。在结构设计中，通常只考虑荷载(地震作用)产生的内力和变形，截面积尺寸和钢筋用量

4、均是按照荷载效应确定。然而对于筏板、箱型基础等的设计，温度场的影响不可忽略。但是通常的构造配筋并不能保证按照实际情况配置，因此有必要充分掌握大体积混凝土的开裂规律。该文利用大型通用有限元Ansys软件，研究了在温度场作用下的筏板基础温度应力场的分布情况，并探讨了减小裂缝的措施，以期为其设计提供参考依据。1工程概况与有限元模型某超高层建筑总建筑面积81200m2，4层地下室，底板采用筏板基础，厚1．5m。该文以筏板基础Ⅱ区的混凝土筏板作为研究对象，模拟混凝土浇筑期间温度对筏板的影响。由于施工工期紧，筏板在Ⅱ区的混凝土连续浇筑，浇筑期间砼的施工温度T。=34℃，浇筑初期

5、筏板的垫层温度为30℃，当地日常均温t一33℃。混凝土强度等级为C40，配合比见表1，其他参数参见限于篇幅不再叙述。施工期间在筏板基础中分上、中、下三部收稿日期：2013-06一19．作者简介：郑思敏(1986一)，助理工程师．E-majl：395869289@qq．com23建材世界2013年第34卷第4期Ansys是一款通用的大型有限元软件，在热分析中，利用SOLID70单元来模拟筏板。地基与基础混凝土的热工参数见表2[1。5

6、。表2热工参数2计算结果分析2．1温度场分析图2为测点1的计算结果，图3为测点的实际测量温度。由图2可知，筏板基础上部、中心和下部温度大

7、体变化趋势相同，在前期由于水泥水化放热，温度均处于上升趋势，当在4d左右的时候，混凝土水化反应速率降低，水化热减小，因此筏板基础上部、中心和下部温度均降低。由于上部与外界大气接触，空气流动性强，所以温度始终最小，而前期中部温度要大于下部温度，3～4d后由于下部与垫层接触热量难以散去。【I『rle，，“图2测点1温度计算结果图3测点l中心点的测量温度由图2和图3可知，实际测量的中部温度和计算的中部温度变化趋势和峰值基本相同，说明了模型的正确性。但是实际的变化图有比较明显的上下波动，主要是外界天气的影响。筏板基础内外有较大的温度差，在3～4d时，其值达到最大，可知：在浇

8、筑第3d左右内外温差出现最大值，差值为35℃左右。图4和图5分别为筏板基础的第3d和第36d的应力云图。由图2～图5可知，大体积混凝土筏板的温度裂缝在升温和降温阶段均会产生裂缝。在升温阶段，混凝土内部受压，内外温度差较大，从而产生温度24图4第3d温度应力云图图5第36d温度应力云图建材世界2013年第34卷第4期应力致使混凝土表面产生温度裂缝。在降温阶段，混凝土主要产生收缩变形。但是由于筏板基础受到周围土体的约束，筏板基础在内部拉应力的作用下产生温度裂缝。2．2截面应力结果分析图6和图7分别为筏板基础在不同时期X向和y向的剖面温度应力云图。由图6和图7可知，对