混凝土箱梁温度场有限元参数分析

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高性能大体积混凝土逐时温度场有限元动态分析

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 :o 5o 一4 2 o 一3O 作者简介 : 尚建丽( 9 7 , , 1 5 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
1 1 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
Ke r smascn rt ;e p rt r i mah ai lmo e; y a ca ay i ywo d : s o cee t m ea ef u dd; t e t a d ld n mi n ss m c l
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

混凝土箱梁桥日照温度场的研究

混凝土箱梁桥日照温度场的研究
I h dt i i e o smult e a ed o o t u u o — id r b i g . e ltl if r n e b t e h e ul a d me s r d v l e. i h p o e t a h s ae t r 1f l fc n i o s b x g r e rd e Th i e d fe e c ewe n t er s t hm i n t a u e a u wh c r v tt e n h i t l me t t d C l i l t m l l o r c l . c n me . e t l mp r t r r d e tc r i h i h o n t f f ie e e n eho a lsmu a e t e t r a e d c re ty,i o fr d T e v ri a e e a u e g a i n u e wh c s t e f u dai n o n m h he i f s i h c t v o f t rc lulto c nb b a n d fo c mp t t n l o u i n a d me s r dv l e ur he a c ai n, a e o t i e m o u a i a l to n a u e a u . r o s
A c icueJazoUnvri ,i z o 5 0 0Chn ;. l w Rvr n ier gC nut gC .Ld ,h nz o 50 , ia rht tr,iou e ies yJa u 4 40 , ia 3Yel t o o ie E gn e n o sln o,t. e ghu4 0 0Chn ) i i Z
rme r w i o l eue aclt tema f l f o —o t u u re r g ee iae . ef i l n d l a eetb a t s hc w udb sdt c l ae h r l e o xc ni o sg dr i ei dtr n t T nt ee t e h O u d b i n i bd s m dh i e me mo e n b s — C a

大体积箱梁混凝土施工期温度场仿真分析

大体积箱梁混凝土施工期温度场仿真分析

如何提 高建筑企 业现场管理水平
朱振 江 ( 新疆生产建设兵团第六建 筑安装工程公司 )
摘要 : 文章从三个方面探讨 了施工 现场管理 内容、 存在 问题及 提高管理 3提高施工现场管理的策略 水平的方法。建筑企业只有不断地优化施工现场管理 , 才能实现企业管理整 31健全现场安全管理制度 在 建筑行业 中, . 安全管理都是第一 体优 化 , 终 实 现企 业 的 经 营 目标 。 最 位的 , 建筑行业是高危 险、 事故 多发行业 , 据不完全统计 , 建筑行业的 关键词: 建筑企业 现场管理 内容 策略 事故发生率是所有行业 中最 高的。 因此, 更需要我们将安全管理放在
主要由以下几个方面 : ①水化反应产 生的热量 ; 混凝 土中各种材料 ② 力学性能、 物理 性能和化学性能的差异 ; ③混凝土浇筑工艺。 箱梁大体积混凝土浇筑后产生较大是水化热。混凝土的导热性较 差, 水化热在混凝土内部形成不均匀、 非稳态温度场。造成于内外温升 不一致 , 形成较大的温度梯度 , 在内外混凝土相互约束作用下产生拉应 力,当温度应力超过混凝土初期的抗拉强度时就会产生裂缝。与此同
图 9 夏季箱梁 内部温度变化 曲线
51温度计算结 果分析 箱梁 内部温度最 大值 出现在加厚腹 板 龄 期 的增 加 ,混 凝土 最 大 拉 .
与加厚顶板 的接合处的中心位置 ,最小值 出现在箱梁加厚底板与外 应 力将 不 断 的增 加 ,其 幅度
1曲线 0
大体积箱梁混凝土施工期温度场仿真分析
高恒 ( 铁四局集团 中 第二工 程有限 公司)
摘要 : 金塘大桥 6 m 箱梁混凝土浇筑完成后由于水化作用下使得混凝土 0 内外温度 、 梯度差等关键 问题 , 介绍 了混凝土浇筑后箱梁的温度场、 应力场 的 变化情况及控制措施。 关键词 : 箱梁 温度场 应力场 分析

大体积混凝土施工期温度场的随机有限元分析

大体积混凝土施工期温度场的随机有限元分析

性。通过 大批抽样得 到 的结构失 效概 率与 总抽样 次 数之 比 即 为结 构的失效 概率 , 一 结 论是 蒙特 卡罗 法 的核 心 内容 。显 这 然, 抽样次数越多计算 结果 的精度越 高 , 以以 9 可 5%的置信度
保证 蒙特 卡 罗 法 的 计算 精 度 。
() 2 浇筑过程最 高温度的概率累积分布 函数 。由计算结果
夏 雨 张 仲 卿 赵 小莲 宋 玉峰 , , ,
( . 西 大 学 土 木 建 筑 学 院 , 西 南 宁 50 0 ; . 西 大 学 资 源 与环 境 学 院 , 西 南 宁 5 00 ; 1广 广 304 2广 广 30 4
3 广 西建设职业技术 学院, 西 南宁 5 0 0 ) . 广 3 04
法首 先产 生 ( , ) 间 内 均 匀 分 布 的 随机 数 , 后 按 照 各 个 随 01区 然
1 9℃ ; 混凝 土绝热温升服从三角分布 , 小值 为 1 .4℃ , 最 42 最可 能值为 1 . 8 6℃ , 最大值为 2 . 3 8℃ ; 交换 系数服从 三角分布 , 热
最 小 值 为 4 / m h・C)最可 能值 为 6. J ( ・ o , 0k ( ・ o , J 25K/ m h・C) 最 大 值 为 8 J ( ・ o 。混 凝 土 容 重 为 240k/ 比 0 K/ m h・C) 0 gm , 热 容 为 0 9 ( g・C) 导 热 系 数 为 3 0 8 J ( ・ C) .2H/ k o , 0 .9k/ m do 。
可 知 浇 筑 过 程 的 最 高 温 度 为 3 .  ̄ 并 且 可 以得 到在 考 虑 大 气 13C, 温度 、 凝土绝热温升 、 交换 系数 和浇筑 温度 随机性 的情况 混 热

基于ANSYS混凝土箱梁水化热温度场仿真分析

基于ANSYS混凝土箱梁水化热温度场仿真分析

图 2 温箱梁测点布置
2 箱梁水化热温度场理论 分析
2 1 年 6月 2 收到 , 2 修改 01 3日 6月 9日
作者简介: 晓(96 , 宋 1 一)山东烟台 硕士研究生, 8 人, 研究方向:
2 1 瞬态 热分 析理 论 ・
温 度效应。
混凝 土 内 部 温 度 场 计 算 的 实 质 是 热 传 导 方 程
2 7期
宋 晓 : 于 A S S 凝 土箱 梁水 化 热 温 度 场 仿 真 分 析 基 NY 混
6 6 71
在特 定边 界条 件 和初 始 条 件 下 的 求解 , 个传 热 过 整 程 为瞬态 传热 。三维 瞬态 温度 场 的热 传 导方程 为 :
OT A T

温 升 , 表达 式为 : )=Q ( 其 Q( 01一e ) 一 。
i 0 八 节 点六 面 体 温 度单 元 ) 拟 , 几 何 形状 上 d ( 7 模 从 来讲 , 箱 双 室 满 足 轴 对 称 条 件 , 时 两 室 的混 凝 单 同
土 收到相 同的水化 热 温 度 荷 载 和 边 界 条件 , 载 荷 即 和边 界 条 件 也 是 对 称 的 , 此 取 12 的箱 梁 模 型 因 / ( 3 进 行 分析 求解 。 图 )
( + F) 。
式 中 : 为 每 m 混 凝土 胶凝 材料 用量 ,g m ; k/
F为 单位体 积 混凝 土混 合材用 量 ,gm ; k/
K为 折减 系数 , 于粉煤 灰取 为 0 2 。 对 . 5 根据 实 际情况 设 定 相 应 参数 , 热 生成 率 作 为 将
度 , 位 为 k/ 0为 混 凝 土 的绝 热 温 升 , 位 为 单 gm ; 单

大体积混凝土温度控制与MIDAS建模参数调整分析

大体积混凝土温度控制与MIDAS建模参数调整分析

大体积混凝土温度控制与MIDAS建模参数调整分析王忠【摘要】Mass concrete is affected by temperature stress, and cracks occur when serious. In view of this problem, based on the construction of mass concrete of bearing cap of a super large cable stayed bridge, through the finite element simulation analysis, the characteristics of stress field and temperature field of concrete structure of concrete cap are defined, and the corresponding temperature control standards and temperature control measures are put forward. At the same time, the simulation results of 4# cap are compared with the actual measured results. Readjust some parameters in the modeling, and then do the inverse calculation. The results show that the temperature field after adjusting the parameters is more practical,and it is applied in the later 5#cap casting. It provides a useful reference for similar projects.%大体积混凝土由于受温度应力的影响,严重时就会产生裂缝,针对这一问题,以某特大斜拉桥承台大体积混凝土施工为背景,通过有限元仿真计算分析,明确了承台混凝土结构的应力场和温度场的特征,提出了相应的温控标准和温控措施.同时,通过对4#承台仿真计算结果与实测进行分析对比,反复调整建模中的一些参数再进行反算,结果表明,参数调整后的温度场更加符合实际,并在后期5#承台浇筑中得到应用.为类似工程提供了有益借鉴.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2017(036)032【总页数】3页(P133-135)【关键词】大体积混凝土;温度控制;承台【作者】王忠【作者单位】昆明理工大学建筑工程学院,昆明650500【正文语种】中文【中图分类】U445.57大体积混凝土在施工期间的温度裂缝问题一直是工程界所面临的一个难题,它影响因素诸多,形成机理比较复杂。

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 8 3 O O O 2 )
摘 要 : 该文利用大型通用有限元 A n s y s 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 。
再叙稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 6 — 1 9 . 作 者简介 : 郑 思敏( 1 9 8 6 一 ) , 助理工程师. E - ma i l : 3 9 5 8 6 9 2 8 9 @q q . c o m
2 3
建 材 世 界
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
紧, 筏 板 在 Ⅱ区 的混 凝 土连 续 浇 筑 , 浇 筑期 间砼 的
施工 温度 =3 4℃ , 浇 筑初 期筏 板 的垫 层 温度 为 3 0 ℃, 当地 日常均 温 一3 3℃ 。混凝 土 强 度等 级 为C 4 0 , 配合 比见 表 1 , 其 他 参 数 参 见 限 于 篇 幅 不
Z H EN G s i — mi n g
( Xi n J i a n g Wi n d Ar c h i t e c t u r a l De s i g n & Re s e a r c h I n s t i t u t e C o, L t d, Wu l u mu q i 8 3 0 0 0 2 , Ch i n a )

移动模架施工的混凝土箱梁桥温度应力分析


由图 2可 知 , 凝 土箱 梁 内部 的 温度 有 限元模 混
立 温度 梯度 时 , 取 1 :0作 为 最不 利 温 度 梯 度 出 选 50
拟值和实测值变化规律 吻合较好 , 两者 的绝对差值
不超 过 2℃ 。 由于混凝 土 导热性 能 差 , 板 上 、 缘 顶 下
现的时刻 。由以上分析可知, 模拟值 与实测 的温度 值 吻合 较好 , 了建 立全 截 面温度 场 和温度 梯度 , 为 研 究采用 已得到实测数据验证的有限元模拟值来建立 温度场 和 温度梯 度 。
5 4
桥 梁 检 测 与 加 固
2l 年第 2 O1 期
移 动 模 架 施 工 的 混 凝 土 箱 梁 桥 温 度 应 力分 析
曹 明明 王庆 曾 王卓 彦 , ,
(. 1 中铁 大桥 局集团武汉桥梁科学研究 院有 限公 司 , 湖北 武汉 4 0 3 ; . 30 4 2 路桥华 东工程有 限公 司, 上海 2 1 0 ) 0 2 3 摘 要 :为分析全截面温度梯 度 , 用经实测 数据验 证 采 的有限元程序计算 的理论 数据 , 曲线 拟合的方法建立 的混 用
收 稿 日期 :2 1 一 O 一 O 01 4 1 作者简介 :曹明明( 9 2 , , 1 8 一) 男 助理工 程师 ,0 6 毕业 中国矿业 大学土木工程专业 , 20 年 工学学士 ,0 9年毕业于浙江大学桥梁 与隧道工程 专 20 业 , 学硕士 。 工
总第 7 期
移动模架施工 的混凝 土箱 梁桥 温度应力分析
布为 非线 性 。 目前我 国现 行 的公路 桥梁 规 范 只给 出
2 2 温 度场 数值 模 拟 .
由于试 验 现 场 条 件 的 限制 , 法 获 取 混 凝 土 热 无

箱梁的温度应力分析

箱梁的温度应力分析摘要:温度应力是箱梁裂缝的主要成因之一,在瞬态热分析的基础上,结合实测的箱梁各接触表面(顶板、底板和腹板、箱内)全天各时刻的温度作为分析的边界条件,采用ANSYS进行热传导分析推导出箱梁竖向温度梯度曲线,并将其引入ANSYS中建立实体模型计算对象桥梁的温度反应,最后与规范规定的温度梯度作了对比。

关键词:温度应力;瞬态热分析;温度梯度;热力学分析0 概述对于箱梁桥来说,温度应力是其产生裂缝的主要原因之一,桥梁所承受的的温度荷载通常分为以下三种:日照温度荷载、骤然降温温度荷载和年温度变化温度荷载。

日照温度荷载的变化主要是受太阳辐射作用的影响,然后是大气温度变化影响和风速的影响;骤然降温温度荷载变化主要是气候环境的突然降温和昼夜交替所形成内高外低的温度分布;年温度变化温度荷载则是指由于四季交替所产生的温度变化[1]。

基于温度应力计算在箱梁桥受力分析中的重要性和上面所述的复杂性,目前的桥梁规范在计算箱梁的温度应力时多是采用经验的温度梯度曲线来计算模拟箱梁的最不利温度反应,这种方法虽然操作简单,但是其精准度和适用范围带有一定的局限性,而有限单元法在温度场分析中的运用和发展使准确分析箱梁的温度反应成为现实,本文即采用大型通用有限元软件ANSYS对箱梁进行瞬态分析,并在此基础上分析箱梁的温度应力和规范进行比较,以期找到准确计算模拟箱梁温度反应的方法。

1 箱梁二维温度场的瞬态热分析处于大气环境里面的桥梁,受到太阳辐射热的影响,并时刻与周围的各种介质发生对流,同时在其本身内部产生热传导的过程,所以其结构内的温度分布是时刻发生变化的,是一个瞬态量。

因此为了计算模拟桥梁的温度反应,必须预先知道待分析桥梁在某一固定时刻的温度分布情况。

待分析桥梁在某一固定时刻的温度分布包括桥梁的纵向不同截面的温度差异和截面内的二维温度分布情况。

通过上述的分析看出,对于大跨径箱梁来说,其温度场分布应包括桥梁的纵向温度分布和横截面内的二维温度分布,由于太阳和地球之间的距离同桥梁长度比起来非常遥远,在桥梁纵向长度范围内可以看成是太阳光平行直射,因此可以在纵向范围内近似将不同横截面的温度分布取为一样,仅分析在横截面内的二维温度分布。

温度场和温度应力的有限元分析

文章编号:100926825(2007)0720086203温度场和温度应力的有限元分析收稿日期6225作者简介彭静美(82),女,石家庄铁道学院结构工程专业硕士研究生,河北石家庄 53于连顺(82),男,广西大学岩土工程专业硕士研究生,广西南宁 53彭静美 于连顺摘 要:阐述了平面温度场与温度应力进行有限元分析的全过程,结合ANSYS 大型软件对温度场与温度应力进行了模拟计算,为实际工程中考虑温度场与温度应力的作用提供了依据。

关键词:温度场,温度应力,有限元,模拟计算中图分类号:TU317.3文献标识码:A 热应力问题一直以来只有在高温结构中才考虑,但近几十年的事故表明,混凝土结构有可能在水泥水化热剧烈以及环境温度变化大的作用下出现破坏,因此逐渐引起人们的关注。

由于有限元分析方法不仅能够给出结构的内力和变形发展的全过程,能够对结构的极限承载力和变形作出评估,揭示出结构的薄弱部位及性态,对研究混凝土结构的性能,改进工程设计和施工都有重要的意义。

它还能够有效分析结构的温度场和温度应力,是对温度应力与一般应力共同作用的结构进行计算的最有效的方法。

1 温度场与温度应力的有限元分析现以混凝土结构为例,对温度场与温度应力的计算过程进行说明。

由于气温及结构所受的日照强度随时间不断变化,因此,结构表面的温度场是瞬态的。

首先应该计算截面的温度场求出网格单元各节点的温度变化量,然后再计算温度应力。

1.1 平面瞬态温度场根据热传导理论[124],在混凝土中,热的传导满足下列微分方程:ρC 9T 9τ=k(92T 9x 2+92T 9y 2)+qv(1)其中,T 为温度,℃;τ为时间,s ;x ,y 为直角坐标;k 为导热 钢结构住宅产业化是一项涉及众多行业、众多环节的系统工程。

掌握了钢结构住宅体系成套技术,建立其相应的产业化运作方式,是推进钢结构住宅产业化的关键。

鉴于目前我国钢结构住宅的发展水平、我国住宅产业化的发展趋势和要求,针对如何发展我国钢结构住宅产业化,主要从以下三方面提出相应的发展策略。

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混凝土箱梁温度场有限元参数分析摘要:本文着重对混凝土结构的温度力耦合计算中的温度参数选取分析,对有限元的计算进行简单介绍,最后结果符合实际的温度分布。

关键词:有限元温度分布辐射
中图分类号:u4 文献标识码:a 文章编号:1007-0745(2013)05-0276-01
1.引言
桥梁置于自然环境之中,会受到太阳辐射、夜间降温、季节气温变化、寒流、风、雨、雪等多种外界因素的影响[1],结构表面各点温度都会随着时间发生变化,它与结构所在的地理位置,地形条件,朝向方位以及季节有关。

2.工程概况
某大桥为两市之间的重要通道,上部构造为31×20米现浇单室普通混凝土连续箱梁,桥面横坡由混凝土铺装层调整,平面曲线由半径1000米圆曲线、缓和曲线和直线构成。

第一联圆曲线为11×20米,其余两联均为10×20米。

2.1有限元温度场参数介绍
桥梁在太阳总辐射热,与附近空气热对流还有热传导等作用下,结构表面和内部的温度时刻变化,实际中热的交换形式主要有太阳辐射、空气的热对流和内部热的传导,如图1:
太阳直接辐射,称作太阳常数,取平均值1353,其中h为太阳
高度角按照来计算。

当地的地理纬度;称作大气晴空系数;太阳赤纬角,取正午十二点为零度,上午为负,下午为正即变化范围为[-90,90];太阳时角,与时刻相关。

斜面上投射到倾斜面上的直接辐射强度,按照太阳光与斜面法线的交角的计算,如图2所示。

其中为斜面与水平面之间的夹角[0,180],为斜面外法线的方位角,为太阳方位角。

方位角从南方出发,向西为正,向东为负。

斜面上接受的太阳直射辐射强度。

阴影处无法收到太阳直接辐射,需扣除边界条件中的阴影部分的太阳直接辐射,阴影的长度(见图3)。

大阳散射强度,大阳反射强度,为底面的反射系数。

对于箱梁表面的热交换参数,将热对流系数和辐射热对流系数综合为总的热对流系数确定,,热对流系数和主要由风速v决定,取。

2.2 参数计算
顶板辐射强度;翼缘下缘与底板外表面辐射强度;腹板外表面辐射强度。

通过将表1中的数值经行计算,得到不同时刻的辐射强度变化值,如图4。

2.3 有限元中边界条件的实现
温度场分析在ansys中属于瞬态分析,对于初始条件的定义实验证明,日出前结构温度与外界气温接近,故我们采用直接设置初始温度方式。

热对流荷载在ansys中只需将相应对流换热系数赋给边界上的
节点即可,而太阳辐射强度中使用热流密度来施加,需要注意的是ansys中同一边界上不能同时施加对流面荷载和热流密度。

这里我们采用表面效应单元,通过表面效应单元施加热流密度,达到模拟实际的效果。

2.4计算结果
ansys计算时采用了热分析实体单元solid70和表面效应单元surf152进行温度场分析。

共划分单元155584个,其中89760个为实体单元,其余均为表面效应单元,节点共132916。

3 结论
通过对温度场的模拟,得出最大正温差出现在中午1点,最大负温差出现在晚上24点,其分布与公路桥涵设计规范[2]中规定相似呈梯度分布。

温度场的模拟最主要是对不同位置太阳辐射强度的计算,计算各个表面不同时刻的太阳辐射强度即可保证得出精确的结果。

参考文献:
[1]杨世铭,陶文铨.传热学(第三版) [m].北京:高等教育出版社, 1998.
[2]jtg d62-2004. 公路钢筋混凝土以及预应力混凝土桥涵设计规范
[3]何柏雷.“太阳把桥晒跑了?”——深圳市某立交a匝道桥事故分析[j].城市道桥与防洪,2002(2):65-72。

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