混凝土结构的温度应力分析方法
采用midas模拟分析混凝土结构温度场与应力场
采用midas模拟分析混凝土结构温度场与应力场摘要：混凝土桥墩在浇筑成型的早期易受到水泥水化作用和环境温度的影响,产生早期裂缝。
采用有限元软件计算混凝土桥墩的温度场和应力场，绘制关键节点的温度变化曲线，分析保温材料的有效性。
关键词：有限元；模拟；温度场；应力场Abstract: the concrete bridge pier in casting of molding early are susceptible to cement hydration effect and the influence of the temperature of environment, produce early cracks. Finite element software of concrete bridge pier calculation of the temperature field and stress field, drawing the temperature change of the key nodes curve, analysis the effectiveness of the heat preservation material.Keywords: finite element; Simulation; Temperature field; Stress field0 引言混凝土桥墩浇筑成型后，易受不均匀温度场影响，桥墩易产生温度裂缝，危及其安全[1]，影响混凝土桥墩内部温度场的因素很多，最主要的因素是水泥的水化作用和环境温差[2]。
规范中只规定混凝土的允许温差，如《铁路桥涵施工规范》（TB 10203-2002）规定:当混凝土温度与环境温度之差大于25℃时，应按大体积混凝土施工，并应采取降温措施[3]。
采用有限元分析方法分析混凝土桥墩的温度和应力，可以较为准确的判断混凝土开裂的时间和部位，同时也可以判断降温措施或保护措施的效果。
混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析的开题报告
混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析的开题报告1. 研究背景混凝土结构作为一种常见的建筑材料，其温度场和温度应力的研究对建筑工程具有重要意义。
在混凝土的生产、运输、安装和使用过程中，其受到外界温度影响，温度的变化会影响混凝土结构的稳定性和安全性。
因此，在混凝土结构的设计和工程监测中，温度场和温度应力的研究是必要的。
2. 研究目的本研究旨在探讨混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析方法，通过建立数值模型，模拟混凝土结构在不同温度下的变形和破坏过程。
同时，通过对温度场和温度应力的分析，揭示混凝土结构受温度影响的规律，为混凝土结构的设计和工程监测提供理论依据。
3. 研究内容（1）混凝土结构的基本性质与温度特性分析。
（2）建立混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析模型。
（3）分析混凝土结构在不同温度下的变形和破坏过程，研究温度场和温度应力的分布。
（4）分析不同参数对混凝土结构温度场和温度应力的影响。
（5）通过实例分析验证建立的有限元分析模型的准确性和可靠性。
4. 研究方法和技术路线本研究采用有限元方法进行数值模拟，通过建立混凝土结构的有限元模型，利用ANSYS软件对温度场和温度应力进行分析。
具体的技术路线如下：（1）建立数值模型：对混凝土结构进行设计，绘制结构图并建立有限元模型。
（2）设置边界条件：确定温度载荷并设置结构的固定边界和自由边界条件。
（3）进行有限元分析计算：通过ANSYS软件进行温度场和温度应力的分析计算。
（4）分析模拟结果：对模拟结果进行分析，在不同温度下分析混凝土结构的变形和破坏过程，研究温度场和温度应力的分布规律。
（5）验证模拟结果：通过实验或现场监测验证模拟结果的准确性和可靠性。
5. 预期成果本研究的预期成果包括以下方面：（1）建立混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析模型。
（2）分析不同参数对混凝土结构温度场和温度应力的影响。
（3）研究混凝土结构在不同温度下的变形和破坏过程，揭示温度场和温度应力的分布规律。
钢筋混凝土结构设计中温度应力的控制
钢筋混凝土结构设计中温度应力的控制导言目前，建筑形态的变化，导致建筑结构变化越来越复杂，钢筋混凝土结构的应用广泛应用，其具有强度高、整体性好、耐久性好、耐火性好、可塑性好等优点，但是也有一些缺点，钢筋混凝土结构温度裂缝就普遍存在，主要是温度对钢筋混凝土结构的影响。
本文主要对钢筋混凝土结构设计中温度应力的控制进行分析。
温度应力及温度应力对钢筋混凝土结构的影响1.温度应力概念在各种温度变化的影响下，钢筋混凝土结构内部与表面往往会发生变形，当该变形受到刚度过大的构件约束时将发生温度应力，当温度应力达到一定数值时，结构内部的微观裂纹将会发展成为宏观裂缝。
钢筋混凝土结构中混凝土和钢筋拥有基本相等的温度膨胀系数，然而因为不存在收缩性质，钢筋将对温差作用下的混凝土收缩发生阻碍，进而对混凝土产生拉应力。
结构构件截面配筋量越大，这种拉应力越大，结构构件越容易发生裂缝。
2.温度应力对钢筋混凝土结构的影响温度应力对建筑物的影响主要在两个方面，一个是高度方向，另一个是长度方向。
在高度方向，对于多高层钢筋混凝土结构，混凝土的自身收缩与温度应力的危害在顶层与底部较为显著。
这是由于在房屋底部温度变形与收缩会受到基础的约束。
但在顶部，日光直接照射在屋盖上，相对其下各层楼盖，顶层楼盖温度变化强烈，并且因为受到其下数层楼盖的约束，进而在房屋建筑中经常能在顶部看到温度裂缝与收缩。
在长度方向，当房屋的长度越大，楼板与梁等连续构件由于温度变化与混凝土自身收缩引起的长度改变就越大。
如果这些纵向长度变化受到竖向构件（柱、墙）的约束，在楼盖结构中将发生压应力或拉应力。
现浇钢筋混凝土结构的温度效应分析钢筋混凝土结构的温度效应受收缩当量温差、日照作用、季节温差的影响，本文主要对收缩当量温差进行分析。
收缩当量温差作用下钢筋混凝土结构的温度效应分析如下：1.楼板温度效应分析在均匀温度作用下用来模拟钢筋混凝土楼板的矩形壳单元，如果不受任何约束，会沿板面方向自由伸展，在垂直于板面方向不发生变形；当有外界限制时，板的变形被完全或部分限制，板单元内将发生温度应力与温度变形。
超长混凝土结构的温度应力分析与设计实践
超长混凝土结构的温度应力分析与设计实践摘要:论述了温度应力、温度荷载的取值，并根据实际情况提出了结构设计和施工时裂缝控制的构造措施。
关键词:超长混凝土结构;温度应力;等效温差; 裂缝引言当混凝土结构受到降温作用时, 结构物自身就会发生收缩变形( 混凝土的线膨系数为α= 1x10- 5 ) , 当变形受到约束的时候, 结构物内部就会产生温度应c力。
当温度的变化较大时, 产生的应力有可能超过混凝土的抗拉强度, 而导致楼板的开裂。
如今，随着经济的发展，越来越多的建筑尺寸大大超过《混凝土结构设计规范》8.1.1条所规定的要求，同时规范8.1.3调规定“当伸缩缝增大较多时，尚应考虑温度变化和温度收缩对结构的影响”。
在实际工程设计中，往往通过设置后浇带来解决建筑物超长带来的混凝土收缩和温度变化的影响。
山东某幼儿园采用现浇混凝土框架结构，建筑设计要求不设置伸缩缝。
在结构设计中，在考虑温度应力的前提下，通过设置后浇带、双梁，以及采用SATWE和PMSAP软件进行温度应力分析等技术措施，取得了预期的效果。
1工程概况项目位于山东省滕州市，地上三层，建筑主体高度11.1m，总宽29.1m，总长度75.6m。
超过《混凝土结构设计规范》8.1.1条所规定的要求。
为了考虑温度应力的作用，防止结构出现温度裂缝，对结构采用PKPM系列软件SATWE进行了温度应力分析得出温度应力的大小及分布规律。
2温度应力的计算2.1温度作用效应组合《建筑结构荷载规范》( GB 50009—2012) 中并未具体规定温度作用的分项系数。
参考SATWE软件，温度作用分项系数取 1.5，温度作用效应的组合值系数取0.8;最不利温差与风、雪荷载等组合值系数取0.6。
不考虑温度作用效应与地震作用的组合，在正常使用极限状态验算时，温度作用效应的组合值系数取0.8，频遇值系数取0.4，准永久值系数取 0。
考虑混凝土的徐变应力松弛，混凝土构件温度效应折减系数取0.3。
浅析超长混凝土结构温度应力计算及控制
等 效荷 载 （ 面力 部 分 ） 呵表 示 为 ：
（
计算 时 楼 板采 用Ｐ Ｍ Ｓ Ａ Ｐ 程序 ， 计 算 时采 用 二维 壳 元 ； 梁 柱分 析 采用 Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ 程
不动 点 附近 最大 Ｈ ， 即地下 室顶 板 由于受 地下 室侧 壁 的强 约 束 ， 接 近地 下 章侧 ３ ． 温度 升高 或 降低 均 会在 结构 内部产 生 局部 应 力 。升温 时 ， 楼 板 大部 分 受压 应 力 ， 压应 力 最大点 发 生在 结构 的形 心 附近 ， 压应 力达 到 了２ ． １ Ｍ Ｐ ａ ， 但仍 侧 壁处 出现 部分 的拉 应力 ， 大部 分拉 应力 均小 于 混凝 土 的轴 心抗 拉 强度 标 准 值 。 当楼板 在 降温作 用 下 ， 结构 整体 呈 收缩状 态 ， 楼 板受 拉 应 力作 用 ， 大 部 分 都在１ ． ９ ＭＰ ａ 以下 ，在靠 近 地下 室 侧壁 的楼 板 出现 了２ ． ５ ～ ３ ． ７ Ｍ Ｐ ａ 的拉 应 力 ， 超 出了混 凝 土 的轴心 抗拉 强度 标准 值２ ． ２Ｍ Ｐ ａ （ Ｃ ３ ５ 混凝土） 。
１ ） 一维 杆件 的 温度作 用计 算 原理【 ： 不发 生 弯 曲。假 定温 度沿 杆 轴线 变化 ：
Ｔ ＝ Ｔ （ １ －∈ ） ＋ ． ｒ Ｊ ∈ ，
对 于一 维 杆件 单元 ， 令Ｔ ＝ ｇ （ ｘ ） ， 即这种 温 度分 步将 使 杆件 只 发生 伸 缩 ， 而 远 小于 混凝 土 的轴 心抗 压 强度 标 准值 ２ ３ ． ４ ＭＰ ａ （ Ｃ ３ ５ 混凝 土 ） 。 同时在 地 下 拳
混凝土面层温度应力计算公式
混凝土面层温度应力计算公式引言：混凝土是一种常用的建筑材料，具有良好的耐久性和承载能力。
然而，在使用过程中，混凝土受到温度变化的影响，可能会产生应力。
因此，了解混凝土面层温度应力的计算公式是非常重要的，可以帮助我们评估混凝土结构的安全性和稳定性。
一、混凝土面层温度应力的原因和影响因素混凝土面层的温度应力主要是由于温度变化引起的材料膨胀或收缩不均匀导致的。
温度的变化会导致混凝土发生体积变化，从而产生内部应力。
以下是影响混凝土面层温度应力的主要因素：1. 温度变化幅度：温度变化幅度越大，混凝土面层的温度应力就越大。
2. 混凝土材料的热膨胀系数：不同的混凝土材料具有不同的热膨胀系数，热膨胀系数越大，温度应力越大。
3. 混凝土的约束条件：混凝土的约束程度越大，温度应力越大。
4. 混凝土的几何形状和结构：不同的混凝土结构和几何形状对温度应力的分布和大小有影响。
二、混凝土面层温度应力的计算公式混凝土面层温度应力的计算公式可以通过考虑混凝土的热膨胀和约束情况来推导得出。
一种常用的计算公式是线膨胀系数法，其计算公式如下：ΔL = α × L × ΔT其中，ΔL为混凝土面层的长度变化，α为混凝土的线膨胀系数，L 为混凝土的初始长度，ΔT为温度变化。
温度应力可以通过以下公式计算：σ = E × ΔL / L其中，σ为混凝土面层的温度应力，E为混凝土的弹性模量，ΔL为混凝土面层的长度变化，L为混凝土的初始长度。
三、混凝土面层温度应力的计算实例为了更好地理解混凝土面层温度应力的计算过程，我们来看一个简单的实例。
假设一个混凝土面层的初始长度为10m，温度变化为50℃，混凝土的线膨胀系数为12×10^-6/℃，弹性模量为30 GPa。
根据线膨胀系数法计算混凝土面层的长度变化：ΔL = α × L × ΔT= 12×10^-6/℃ × 10m × 50℃= 0.006m然后，根据温度应力的计算公式计算混凝土面层的温度应力：σ = E × ΔL / L= 30 GPa × 0.006m / 10m= 18 MPa因此，根据以上计算，该混凝土面层在温度变化为50℃时，将产生18 MPa的温度应力。
混凝土温度应力计算标准
混凝土温度应力计算标准1.前言混凝土温度应力计算标准是为了保证混凝土结构的安全性和可靠性，制定的一项重要标准。
混凝土结构在使用过程中会受到温度变化的影响，而温度变化会引起混凝土内部产生应力，如果产生的应力超过了混凝土的承载能力，就会导致混凝土结构的破坏。
因此，混凝土温度应力计算标准是混凝土结构设计中必不可少的一部分。
2.标准依据混凝土温度应力计算标准的制定依据主要有以下几个方面：(1)《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）中对混凝土结构的设计要求进行了规定，其中涉及到了混凝土温度应力的计算标准。
(2)国际标准化组织（ISO）和美国标准化协会（ASTM）制定了一些关于混凝土温度应力计算的标准，这些标准对我国混凝土温度应力计算标准的制定也有一定的借鉴意义。
(3)我国各地的混凝土结构设计规范、建筑工程技术规范以及相关行业的标准和规范，也对混凝土温度应力计算标准的制定提供了一定的参考。
3.标准内容混凝土温度应力计算标准主要包括以下内容：(1)基本概念和定义。
对混凝土温度应力计算中涉及到的基本概念和定义进行了说明，包括混凝土的线膨胀系数、温度应力、热应力和冷却应力等。
(2)温度应力计算方法。
根据混凝土结构的不同情况，提供了不同的温度应力计算方法，包括一维温度应力计算、二维温度应力计算和三维温度应力计算。
(3)影响混凝土温度应力的因素。
对影响混凝土温度应力的因素进行了分析和说明，包括混凝土温度变化的幅度和速率、混凝土的线膨胀系数、混凝土的弹性模量和混凝土的收缩率等。
(4)温度应力的控制。
根据混凝土结构的不同情况，提供了不同的温度应力控制方法，包括选择合适的混凝土材料、控制混凝土温度变化速率、采取适当的钢筋配筋措施等。
(5)温度应力计算实例。
提供了一些温度应力计算的实例，以便工程师们进行参考和应用。
4.标准应用混凝土温度应力计算标准适用于混凝土结构的设计、施工和验收等阶段。
在混凝土结构的设计过程中，应根据混凝土结构的不同情况选择合适的温度应力计算方法，并根据实际情况进行温度应力的控制。
超长混凝土结构温度应力控制措施
超长混凝土结构温度应力控制措施1 温度应力问题的特点温度应力就是结构或构件由于温度变化产生的变形受到约束时产生的应力，如果加大伸缩缝间距或不设伸缩缝，仍按传统常规方法设计施工而不采取一定的措施，将会给结构带来很大的安全隐患，严重时甚至会使结构达到正常使用极限状态而破坏，超过使用功能规定的限值，影响结构的正常使用。
与荷载引起的应力相比，温度应力具有以下特点：（1）混凝土结构收缩变形的产生和温度的变化是一个长期的渐进的过程。
徐变使混凝土应力逐渐松弛，其应力值远小于一次瞬时全部变形情况下产生的弹性值。
（2）温度和收缩变形引起的应力是由于变形受到约束产生的。
混凝土的温度应力与一般弹性体不同：一般弹性体在约束条件不变、已经不存在温差的条件下，温度应力消失；混凝土中由水泥水化热引起的温度应力不同，温差消除，温度应力仍存在。
2 超长结构温度应力分析方法2.1 框架剪力墙结构温度应力计算方法计算框架剪力墙结构的简化方法是先整体后局部的连续化方法。
计算时先将剪力墙简化为一根悬臂梁，框架结构与之连接，在整体计算分析时，假定框架柱抗侧移刚度和框架梁、屋盖的转动刚度忽略不计，计算模型可简化为楼盖铰接于剪力墙上，将实际温度场分解为均匀温度场和屋盖局部温度场。
在整体计算分析完成后求出框架梁、楼盖受到的水平约束力以及剪力墙实际发生的侧移和转角变形，再以此作为框架的约束条件，进行框架结构的局部分析，求出框架梁柱由于温度变化所产生的附加内力。
2.2 有限元法有限元是现代计算机技术与力学结合的产物，依靠计算机的强大计算功能，将大型复杂结构划分为通过边界结点连接的有限个单元来计算，不仅使过去许多依靠手工计算无法完成的计算工作得以顺利实现，而且可以得到趋进解析解的完全符合科研、设计要求精度的计算结果。
有限元分析技术作为运用计算机的数值分析方法己经由开始阶段的线性分析发展到各类非线性分析，其应用领域也已从力学领域拓展到了各类物理场的分析。
大体积混凝土温度应力实用计算方法及控制工程实例
大体积混凝土温度应力实用计算方法及控制
工程实例
大体积混凝土的温度应力主要由于混凝土内部温度梯度不均匀所
引起，温度应力大小与混凝土的水泥含量、骨料类型、孔隙结构以及
环境温度等因素有关。
计算温度应力可采用以下公式：σ=αEΔT+(1-ν)αmΔT，其中，σ为温度应力，α为混凝土的线膨胀系数，E为混凝土的弹性模量，
ν为混凝土的泊松比，αm为混凝土的平均线膨胀系数，ΔT为混凝土内部温度差。
控制大体积混凝土的温度应力，可采取以下措施：
1. 使用高性能混凝土材料，降低混凝土线膨胀系数；
2. 对混凝土的成分、配合比等进行优化设计，降低混凝土内部温度梯度；
3. 控制施工环境的温度和湿度，提高混凝土的早期强度和抗裂性能；
4. 采用降温措施，如水帘喷淋、冷却剂等，降低混凝土的温度。
实际工程中，可通过对混凝土施工过程进行监控和管控，以及采
用温度预应力技术等措施，有效控制大体积混凝土的温度应力。
例如，在某大型桥梁工程中，采用了温度预应力技术，并通过建立温度控制
模型对施工过程进行精细化监控，成功地控制了混凝土的温度应力，
确保了施工质量和结构安全。
混凝土温度应力原理
混凝土温度应力原理一、引言混凝土温度应力是指混凝土在温度变化的过程中产生的应力。
混凝土是一种非常常见的材料，广泛应用于建筑、道路、桥梁等建设领域。
在使用过程中，混凝土会受到各种因素的影响，其中温度变化是影响混凝土性能的重要因素之一。
温度变化会导致混凝土产生应力，进而影响混凝土的强度和稳定性。
因此，深入研究混凝土温度应力原理对于提高混凝土使用效果和保障建筑安全至关重要。
二、混凝土温度应力的原因混凝土温度应力的产生原因主要有以下三个方面：1.温度变化引起的线膨胀系数不同混凝土温度变化时，混凝土中不同部分的线膨胀系数不同。
在温度升高时，混凝土的体积会膨胀，产生内应力。
而在温度下降时，混凝土的体积会收缩，产生拉应力。
不同部分的线膨胀系数不同会导致内应力的不均匀分布，进而产生温度应力。
2.温度变化引起的收缩率不同混凝土的收缩率是指混凝土在干燥和湿润状态下的收缩程度。
不同部分的收缩率也会影响混凝土温度应力的产生。
在温度升高时，混凝土中不同部分的收缩率不同，进而产生内应力。
同时，在湿度和温度变化的双重作用下，混凝土会发生干缩和湿胀。
不同部分的干缩和湿胀程度也会导致内应力的不均匀分布，进而产生温度应力。
3.温度变化引起的变形不同混凝土的变形是指混凝土在外力作用下发生的形变。
不同部分的变形也会影响混凝土温度应力的产生。
在温度升高时，混凝土中不同部分的变形不同，进而产生内应力。
同时，在湿度和温度变化的双重作用下，混凝土会发生变形。
不同部分的变形程度也会导致内应力的不均匀分布，进而产生温度应力。
三、混凝土温度应力的计算方法混凝土温度应力的计算方法主要有以下两种：1.拉普拉斯方程法拉普拉斯方程法是一种经典的计算混凝土温度应力的方法。
该方法基于拉普拉斯方程，通过求解温度场和应力场的偏微分方程组来计算混凝土温度应力。
该方法适用于简单的结构和较小的温度变化。
2.有限元法有限元法是一种现代的计算混凝土温度应力的方法。
该方法基于有限元原理，通过将结构分割为若干个小单元，建立数学模型，求解温度场和应力场的偏微分方程组来计算混凝土温度应力。
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混凝土结构的温度应力分析方法
一、概述
混凝土结构在使用过程中会受到温度的影响，温度变化会引起混凝土
内部的应力变化，进而影响结构的稳定性和安全性。
因此，在混凝土
结构的设计和施工中，需要考虑温度应力的影响。
本文将介绍混凝土
结构的温度应力分析方法。
二、温度应力产生原因
温度变化会引起混凝土内部的温度变化，从而引起混凝土内部的体积
变化。
当混凝土受到约束时，体积变化会引起内部应力的变化，从而
产生温度应力。
温度应力的大小与混凝土的线膨胀系数、温度变化量、混凝土的约束程度等因素有关。
三、温度应力分析方法
1. 温度应力计算公式
根据基本力学原理，可以得到混凝土结构的温度应力计算公式：
σ = αΔT E
其中，σ为温度应力，α为混凝土的线膨胀系数，ΔT为温度变化量，
E为混凝土的弹性模量。
2. 温度应力分析步骤
（1）确定温度变化量
在进行温度应力分析前，首先需要确定温度变化量。
通常情况下，可以根据气象资料和历史数据来确定设计温度范围。
（2）确定混凝土的线膨胀系数
混凝土的线膨胀系数是影响温度应力大小的关键因素之一。
一般情况下，可以根据混凝土的配比和试验数据来确定混凝土的线膨胀系数。
（3）确定混凝土的约束程度
混凝土的约束程度也是影响温度应力大小的关键因素之一。
混凝土的约束程度越大，温度应力就越大。
一般情况下，可以根据混凝土的结构形式和施工方式来确定混凝土的约束程度。
（4）计算温度应力
根据上述公式和确定的参数，可以计算出混凝土结构在温度变化下的应力分布情况。
四、温度应力分析案例
以下是一个混凝土结构的温度应力分析案例：
假设某混凝土结构的线膨胀系数为1.2×10^-5/℃，设计温度范围为-10℃~30℃，混凝土的约束程度为中等程度。
根据上述参数，可以计算出该混凝土结构在温度变化下的应力分布情况。
（1）确定温度变化量
根据设计温度范围，温度变化量为40℃。
（2）确定混凝土的线膨胀系数
已知混凝土的线膨胀系数为1.2×10^-5/℃。
（3）确定混凝土的约束程度
已知混凝土的约束程度为中等程度。
（4）计算温度应力
根据上述公式和确定的参数，可以计算出该混凝土结构在温度变化下的应力分布情况。
具体计算过程如下：
假设混凝土的弹性模量为30×10^6N/m^2，温度变化量为40℃，则有：
σ = 1.2×10^-5/℃×40℃×30×10^6N/m^2 = 14.4N/m^2
因此，该混凝土结构在温度变化下的应力为14.4N/m^2。
五、结论
温度应力是影响混凝土结构稳定性和安全性的重要因素之一。
通过对混凝土结构的温度应力进行分析，可以有效地预测和控制结构的变形
和破坏，保障结构的安全性和可靠性。
在混凝土结构的设计和施工中，应充分考虑温度应力的影响，采取相应的措施进行预防和控制。