基于ANSYS的井口槽干燥收缩模拟.pdf

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1、吴伟峰：基于ANSYS的井口槽干燥收缩模拟47基于ANSYS的井口槽干燥收缩模拟吴伟峰(天津大学建筑工程学院．天津300072)【摘要】本文针对某超长钢筋混凝土井口槽的干燥收缩问题，利用了ANSYS的温度场模块分析井口槽的湿度场，并采用了ANSYS的结构场分析了井I：1槽的干燥收缩。计算结果表明：基于ANSYS的温度一结构耦合场来进行钢筋混凝土井口槽的干燥收缩的模拟是可行的。【关键词】混凝土；湿度场；干燥收缩【中图分类号】TU375【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2012)03—0047—03混凝土收缩裂缝是实际工程中经常遇到的问题，某超系数D，缺乏试验资

2、料时，CEB—FIP(90)推荐用下式进行长钢筋混凝土井口槽由于干燥收缩发生了开裂。为深入分估算。析井1：3槽干燥收缩开裂，本文使用ANSYS中的温度一结构DID1=,o(2)耦合场模拟混凝土的干燥收缩。1温度场模拟式中，D1o=3．6X10m／h；fck。=IOMPa，k可以由平．如表1所示，湿度场中的基本物理量都可以和温度场中均抗压强度进行计算,fok=，订一8MPa。的基本物理量一一对应【】J，因此湿度场的求解可以参考温Akita采用如下计算公式考虑表面水分扩散系数：度场的求解。只要将湿度场中对应的主要参数替换到温度，=50+2场中，就可以采用通用有限元软件ANSY

3、S中的温度场模块．5(3)求解混凝土试件湿度场。式中，w／c为用百分数表示的水灰比。Yuan等采用改进的Menz方程考虑表面水分扩散系表I温度场和湿度场对比数：基本物理量温度场湿度场，(h，h)=A(0．253+0．06v)(h—h)(4)式中，A为经验系数；为平均风速；^为环境湿度。不少文献中收缩系数可取为定值，在分析中获得了较好的结果。当收缩系数取为定值时，即认为收缩应变和相对湿度变化之间呈线性关系。试件的湿度场参数取值如表2所示。表2湿度场计算参数表中，n为边界上法线方向的向量。在进行湿度场模拟时，需要确定三个主要的参数，分别井口槽槽宽15，3m，长度71．98m，

4、高4．5m，槽底壁厚是湿度扩散系数D，表面水分扩散系数和干湿变形系数0．4m，钢筋采用HPB335，混凝土采用C30，槽体整体位于地。湿度扩散系数D是表征水分在混凝土内部扩散速率的面以下。井口槽整体ANSYS模型如图1所示。参数，表面水分交换系数JB是表征混凝土与环境交换水分井口槽下方的管状物为井口槽的桩基础。槽体尺寸很速率的参数，干湿变形系数是表征干缩率与湿度变化值大，并且为了考虑钢筋的作用而在ANSYS中采用分离式建的比值的参数。模，导致混凝土的单元尺寸不能太大，因此对整个模型进行湿度扩散系数采用CEB—FIP(90)规范提供的公式，湿划分网格并计算实现比较困难。井口

5、槽中纵向箍筋的间距度扩散系数D(^)与湿度^的函数关系为：为150mm，故本文截取300mm长的一段槽体的对称半边进D(^)：D×(o．05+———)-(1)行分析。设定昆凝土和钢筋单元大小均为50mm，建立分离1+()式模型。在湿度场分析阶段，混凝土采用SOLID70单元，钢式中，D为湿度h等于1时的湿度扩散系数。筋采用LINK33单元。混凝土单元和钢筋单元的分布分别计算湿度扩散系数，需要确定饱和状态下的湿度扩散如图2、图3所示。低温建筑技术2012年第3期(总第165期)图1超K钢筋混凝土井口槽整体模型图2井口槽混凝土单元分布图3井[-3槽钢筋单元分布井口槽建模后需要

6、施加湿度场边界条件。井口槽的大构场上，得到井口槽的结构场计算结果。部分都埋置在地下，由于井口槽建在海岛上，假设地面以下具体操作时，使用ETCHS命令转变单元类型，其中的泥土湿度为100％，井口槽在与泥土接触的地面上为湿度SOLID70被转变成了SOLID45单元，LINK33被转变成了交换面；对于与空气接触的井口槽面，也将其取湿度交换LINK8单元。为了准确地模拟混凝土，作者使用ET命令将面，并考虑井口槽周围大气环境的湿度为80％；另外由于井SOLID45单元转变为SOLID65单元。口槽建模时根据对称原则只建立了⋯半模型，因此需要在随后施加井口槽结构场边界条件。井口槽桩

7、基础对于对称面上施加对称约束。井口槽底部的的水平向变形有着较强的变形约束，故约束求解后可得到井口槽湿度场随龄期的变化。井口槽第井口槽底部水平向位移为0；对于井口槽体截断面，由于井120d地湿度场分布如图4所示。口槽的长度很长，因此本文认为被分析的300mm长井口槽从图4中可以看出，随着龄期的增长，井口槽内部湿度段的两个截断面在槽体的长方向上受到很强的约束，即约逐渐向环境传递，混凝土湿度也随之降低；湿度降低主要发束槽段两个截面上所有节点的长向水平位移为0；由于混凝生在井口槽的表面。土井口槽模型埋置在泥土中，因此井口槽的左下部分不