大体积混凝土温度场及温度应力有限元分析

大体积混凝土施工期温度场仿真分析研究

大体积混凝土施工期温度场仿真分析研究大体积混凝土施工期温度场仿真分析研究摘要：本文以某大型混凝土工程为例，利用有限元方法，对施工期间的温度场进行了深入研究和仿真分析。

通过对大体积混凝土工程温度场的模拟，研究了不同施工工序对温度分布的影响，并提出了相应的优化方案，为类似工程的施工提供了参考。

1. 引言大体积混凝土施工是现代建筑工程中的一项重要工艺，其特点是工程规模大、施工难度高、工期长等。

其中，温度变化对于混凝土的性能和安全性具有重要影响，因此，深入研究大体积混凝土施工期的温度场变化规律对于保障工程质量具有重要意义。

2. 温度场仿真建模在进行大体积混凝土施工期温度场仿真前，首先需要建立合理的模型来描述混凝土施工过程中的温度变化。

本文利用有限元方法，对大体积混凝土的温度场进行建模和仿真。

具体步骤如下：- 建立施工期内混凝土的几何模型，包括结构的整体形状和尺寸。

- 确定混凝土的热学参数，如导热系数、比热容等。

- 划分网格，将模型离散化为有限个单元，并对每个单元进行参数设置。

- 建立温度场的数学模型，利用有限元方法进行求解。

- 根据不同施工工序的时间和温度变化规律，设置相应的边界条件。

- 进行温度场的仿真计算，得出施工期间混凝土的温度分布。

3. 温度场的影响因素在大体积混凝土的施工过程中，温度场受到多种因素的影响，主要包括施工工序、环境温度、季节变化等。

根据不同的影响因素，本文将温度场分为以下几个方面进行研究。

3.1 施工工序对温度场的影响混凝土施工过程中，不同的工序会产生不同的温度变化规律。

本文以浇筑、养护等常见工序为例，研究了它们对温度场的影响。

通过温度场的仿真分析，得出了不同工序下的温度变化趋势，并提出了温度控制的优化方案。

3.2 环境温度对温度场的影响环境温度是施工期温度场的重要外部因素。

本文通过设置不同的环境温度条件，对温度场的仿真进行了分析。

结果表明，环境温度的升高会导致施工期间温度场的上升，需要采取相应的降温措施。

高性能大体积混凝土逐时温度场有限元动态分析

（）１混凝土放热量大小不随混凝土质量密度、混凝土比热变化而变化。（）２混凝土导热系数为常量。（）３混凝土放热率是时间的函数。（）４忽略由于表面湿养护混凝土内水分迁移而
体积混凝土开裂问题的深入。
引起的传热影响。
收稿日期：ｏ５ｏ一４２ｏ一３Ｏ作者简介：尚建丽（９７，，１５一）女河南滑县人，教授，主要从事结构与材料性能的研究。
１动态分析
１１热物理模型．
根据传热学原理，传热过程通常分为稳态传热（温度不随时间变化）和非稳态传热（温度随时问而变化）。大体积混凝土的热源产生于其自身（称为内
热源）依水泥水化放热规律而定，，由于放热温度随
降低混凝土耐久性。如何掌握这类结构物形成过程中温度场的变化规律，一直是工程界关注的问题。般认为，内部温度与表面温度之差小于当
Ｋｅｒｓｍａｓｃｎｒｔ；ｅｐｒｔｒｉｍａｈａｉｌｍｏｅ；ｙａｃａａｙｉｙｗｏｄ：ｓｏｃｅｅｔｍｅａｅｆｕｄｄ；ｔｅｔａｄｌｄｎｍｉｎｓｓｍｃｌ
０引言
工程中将结构物尺寸（宽、均超过１ｍ长、高）
沿厚度方向的一维温度场，相应的传热方程如下：其
要：从传热学角度对高性能大体积混凝土内温度场进行动态分析，并建立了符合实际的数学模型。结合实际工程，利用
有限元进行计算，大体积混凝土温控技术的完善提供了重要的依据。为关键词：大体积混凝土；温度场；数学模型；限元动态分析有

温度变化对大体积混凝土温度应力影响的有限元分析

常数，经验取为Ｏ０。．９通过虚功原理和有限元离散可以得到下面的有限元求
解方程：
［｛】［］６＝Ｐ
土的瞬时温度；为混凝士的比热ｉ为混凝土的密度；（ＣＰｆｔ
为放热速率，由水泥的水化热，ｆ。－ —）可得放热速０ｔ（ｅ，户０１
【关键词】大体积混凝土温度变化温度应力有限元分析
【中图分类号】Ｕ５．Ｔ７５７
，文献标识码Ｂ
【文章编号】０４１０（０８０—４２０１０—０１２０６０４ —３Ｊ
目前对于防治大体积混凝土的裂缝的方法总起来可以用” ”“ ” “ 三个字来概括，抗、放、防” 且对 “ “ 放 ” 抗和“ 方法的研究较多，如预应力混凝土、呼吸方法、浇带等，可后而采用防
体积混凝土内外温差控制在２ｏ以内“ ５Ｃ为依据，合测温措结施，主要采用畜热保温法、内降外保法以及蓄水养护法等控
［ｆ｝ …＿ｌｃ＋］［｛口
式中：ｃ为比热矩阵，［］考虑系统内能的增大：［为传热矩阵，包括导热系数，对流系数，辐射率以及形状函数：Ｔ）｛为节点温度向量；０ｌ｛为节点热流率向量，包括热生成。１混凝土应力场的计算原理．２
一
种经验，是一种定性的方法，还没有提到定量的高度。本文
从定量的角度出发，采用ＡＳＳ有限元软件来模拟分析大气ＮＹ
温度、浇筑温度等变化对大体积混凝土温度应力的影响［。 ¨］
１理论基础

埋有冷却水管的大体积混凝土温度场有限元分析

（ｉｎｉｏｔｎｉｅｒｎｎｔｕｅＣ．ＬｄｏＣＣｉｓＨａｂｒＥｇｎｅｉｇＣ．Ｌｄ，ＴａｊｎＰｒＥｇｎｅｉｇＩｓｔｔｏ，ｔ．ｆＣＣＦｒｔｒｏｎｉｅｒｏ，ｔ．ｉｎＴａｊ０２２Ｃｉａｉｎｉ３０２，ｈｎｌｎ
第４８卷第５期２１年１０１０月总第２２期０
港
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工
技
术
Ｖｏ．８Ｎｏ５１４．０ｃ．０ｔ１Ｔｔｌ０２１ｏａ２２
ＰｒＥｇｎｅｎｅｈｏｏｙｏｔｎｉｅｒｇＴｃｎｌｇｉ
埋有冷却水管的大体积混凝土温度场有限元分析
中图分类号：Ｖ３．Ｔ４１９文献标志码：Ａ文章编号：０４９９（０）５０３ — ２１０ — ５２２１０ — ０６０１
ＦｉｉｅＥｌｍｅｔＡｎｌｓｓｏａｓｖｎｒｔｍｐｒｔｒｅｄＢｕｉｄｗｉｎｔｅｎａｙｉｎＭｓｉｅＣｏｃｅｅＴｅｅａｕｅＦｉｌｒｅｔｈＣｏｌｇＷａｅｐｏｉｎｔｒＰｉｅＺａｉｅｇｈｏＬｐｎ，ＷａｇＸｉｇｎｎｎａｇ
赵立鹏，新刚王
（中交天津港湾工程研究院有限公司，天津３０２）０２２
摘要：设冷却水管的大体积混凝土的温度场变化非常复杂，过传统方法对其进行分析计算比较困难。托永定新河埋通依特大桥承台的大体积混凝土工程，于对大体积混凝土温度场构成因素的分析，用大型有限元软件ＭｄｓＣｖｌ对桥基利ｉａ／ｉ，ｉ梁承台大体积混凝土温度场进行预测，真模拟计算的温度场与实测值比较接近。仿关键词：大体积混凝土；度场；ｄｓ水化热；却水管温Ｍｉａ；冷

考虑徐变的大体积混凝土温度应力有限元分析

引言
混凝土是一种多相的复合材料，由石子（骨料）砂和水泥胶、的一些性质因素的影响，如徐变等。
的徐变对混凝土温度应力的作用。
结而成。在分析大体积混凝土温度应力时，必须考虑混凝土本身１混凝土徐变的机理分析…
在混凝土被施加荷载时，混凝土会产生相应的变形。当荷载
维普资讯
第３３卷第２１期２００７年７月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ．３Ｎｏ２１１３．
Ｊ１２０．０７ｕ
・６７２ —０１０１０ —８５２０）１０６ —２
考虑徐变的大体积混凝土温度应力有限元分析
李彬彬
摘要：对混凝土徐变机理分析的基础上，在介绍了徐变的相关系数，对考虑徐变的大体积混凝土结构温度应力进行了
分析研究，建立了大体积混凝土考虑徐变影响下的温度应力有限元格式。关键词：大体积混凝土，变，徐温度应力，有限元中图分类号：Ｕ７５６Ｔ５．文献标识码：Ａ因此，在分析大体积混凝土结构的温度应力时，不能忽略混凝土
干续不变荷载作用下，混凝土的变形随时间不断增加的现象。混凝变。基本徐变是指在常荷载作用下无水分转移时的体积改变；土的徐变变形可以达到弹性变形的一倍或一倍以上。对于混凝燥徐变是指在常荷载作用下试件由于水分散发而产生的变形。土的徐变往往可以起到一些有利的影响，可以降低大体积混凝土

大体积混凝土施工中混凝土温度计算

大体积混凝土施工中混凝土温度计算在大体积混凝土施工中，混凝土温度的计算是至关重要的环节。

准确计算混凝土在施工过程中的温度变化，对于预防混凝土裂缝的产生、保证混凝土结构的质量和耐久性具有重要意义。

首先，我们要了解大体积混凝土的特点。

大体积混凝土结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，施工技术要求高。

由于水泥水化热的大量积聚，使得混凝土内部温度显著升高，而表面散热较快，从而形成较大的内外温差。

这种温差会在混凝土内部产生温度应力，如果温度应力超过混凝土的抗拉强度，就会导致混凝土开裂。

那么，如何计算大体积混凝土施工中的温度呢？这需要考虑多个因素。

水泥水化热是产生混凝土内部温度升高的主要原因。

不同品种、不同强度等级的水泥，其水化热是不同的。

一般来说，水泥用量越多，水化热越大。

我们可以通过查阅相关的水泥资料或者实验数据，获取水泥的水化热数值。

混凝土的浇筑温度也是一个重要的影响因素。

浇筑温度取决于混凝土出机温度、运输过程中的温度损失以及浇筑时的环境温度。

混凝土出机温度可以通过公式计算得出：＄T_0 ＝ T_s ＋（T_g T_s)（＼theta_1 ＋＼theta_2 ＋＼cdots ＋＼theta_n)＄其中，＄T_0$ 为混凝土出机温度，＄T_s$ 为原材料的平均温度，＄T_g$ 为搅拌机棚内温度，＄＼theta_1$、＄＼theta_2$ 、＄＼cdots$ 、＄＼theta_n$ 为各种原材料的温度修正系数。

在运输过程中，混凝土的温度会受到外界环境的影响而有所降低。

温度损失可以通过以下公式计算：＄＼Delta T_1 ＝（025t ＋ 0032n)（T_0 T_a)＄其中，＄＼Delta T_1$ 为运输过程中的温度损失，＄t$ 为运输时间（单位：小时），＄n$ 为混凝土转运次数，＄T_a$ 为运输时的环境温度。

混凝土的绝热温升也是计算温度的关键参数。

绝热温升可以用以下公式计算：＄T_{max} ＝ WQ ／（c\rho) （1 e^｛mt}）＄其中，＄T_{max}＄为绝热温升，＄W$ 为每立方米混凝土中水泥的用量（单位：千克），＄Q$ 为水泥的水化热（单位：焦耳/千克），＄c$ 为混凝土的比热容（单位：焦耳/（千克·摄氏度）），＄＼rho$ 为混凝土的质量密度（单位：千克/立方米），＄m$ 为与水泥品种、浇筑温度等有关的系数，＄t$ 为混凝土的龄期（单位：天）。

大体积混凝土结构三维温度场、应力场有限元分析

ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｂｙｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅａｇｅａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｆｅｌｄｂｅｃｏｍｅｓｓｔａｂｌｅ．
Ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓｌｅａｄｓｔｏｃｒａｃｋｉｎｇｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｗｈｉｃｈａｐｐｅａｉｒｎｇｉｎｔｈｅｐｌａｃｅｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ．ＫｅｙＷｏｒｓ：ｄｍａｓｓｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｈｙｄｒａｔｉｏｎｈｅａｔ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ；ｓｔｒｅｓｓｉｆｅｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｔａｇｅｓ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｌａｗｔｈａｔｉｓｈｉｇｈｉｎｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｌｏｗｉｎｅｘｔｅｒｎａｌａｔｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｈｅａｔｇｒａｄｕａｌｌｙｓｐｒｅａｄｓｔｏ

大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析共3篇

大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析共3篇大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析1混凝土温度应力仿真分析与反分析混凝土结构是一种广泛应用的建筑材料，在工程领域中具有众多的优点，如耐久性和可靠性等。

在混凝土结构的设计和施工过程中，由于温度变化和荷载变化等因素的影响，混凝土结构受到应力的影响，其出现裂缝和变形等问题，影响混凝土结构的性能和使用寿命。

因此，混凝土结构的温度应力仿真分析和反分析对优化混凝土结构的设计和预测其受力性能具有重要意义。

本文将就混凝土温度应力仿真分析和反分析展开探讨。

一、大体积混凝土温度应力仿真分析（一）混凝土的应力分析理论混凝土是典型的非线性材料，其力学性能具有不确定性和复杂性。

在混凝土力学分析中，存在一些理论模型，如弹性模型、弹塑性模型、非线性弹性模型和本构模型等。

其中，本构模型是混凝土的典型力学模型，它能够更加精确地描述混凝土的力学性能。

本构模型主要包括两类：弹塑性本构模型和本构方程模型。

前者适用于已知加载路径的情况下，针对该加载路径进行应力-应变关系的力学分析。

而后者主要是根据经验公式或试验数据直接计算出混凝土的应力-应变关系。

（二）混凝土温度应力分析混凝土结构受到温度变化和荷载变化等因素的影响，在裂缝和变形等问题时，其受力性能会发生改变。

其中，温度是混凝土结构中的重要因素之一，它对混凝土结构的动态特性、热应力和循环性能等方面均有着显著的影响。

在混凝土温度应力分析中，需要考虑以下几个因素：1. 混凝土的热膨胀系数：混凝土在受到高温影响时，热膨胀系数会发生变化，从而影响混凝土的受力性能。

2. 热应力：热应力是指由于温度差异所引起的不均匀热膨胀而产生的应力。

3. 温度变化：温度变化会影响混凝土的受力性能和损坏机理，温度变化越大，混凝土内部的应力也会越大。

（三）混凝土温度应力仿真软件目前，混凝土温度应力仿真软件引入了有限元分析和计算流体力学等技术，既可以针对整个混凝土结构进行温度应力仿真分析，也可以对混凝土结构的某一部分进行局部分析。