大體積混凝土工程施工溫度與應(yīng)力計算

1、大體積混凝土工程施工溫度與應(yīng)力計算1.1軟件簡介-溫度場計算方法大體積混凝土計算采用 FZFX3D進行計算，其求解理論是基 于溫度場計算理論，簡述如下。混凝土溫度場的求解方法可 以分為三類：1）理論解法。主要用來求解邊界條件比較簡單 的一維溫度場，常用的方法有分離變量法和拉普拉斯變換 法，對于隨著時間而作簡諧變化的準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場，還可以采 用復(fù)變函數(shù)的方法。這些方法在數(shù)學(xué)物理方程中有對實際工 程有用的一些理論解答；2）差分解法。就是用差分代替微分的一種數(shù)值解法；3）有限單元法。把求解區(qū)域剖分成有限個 單元，通過變分原理，得到以節(jié)點溫度為變涼的一個代數(shù)方 程組，此方法可用以求解邊界條件十分復(fù)雜的問

2、題。FZFX3D采用第三種方法，即有限單兀法進行編制，下文將 給出溫度場計算的理論基礎(chǔ)與算法?；炷敛环€(wěn)定溫度 場）,（t z y x T滿足熱傳導(dǎo)方程：箭 jr丁、瀝“式中t時間，0混凝土絕熱溫升， a混凝土導(dǎo)溫系數(shù)， 入混凝土導(dǎo)熱系數(shù)， c比熱，P容重在某一給定區(qū)域？內(nèi)，邊界滿足初始條件7 養(yǎng)訂0丿-T/ii屮2溫度場計算的邊界條件可用以下四種方式給出 1 .第一類邊界條件混凝土表面溫度 T是時間的已知函數(shù)，即me2.第二類邊界條件 混凝土表面的熱流量是時間的已知函數(shù)，即式中n為表面外法線方向。若表面是絕熱的，則有3.第三類邊界條件 當(dāng)混凝土與空氣接觸時，經(jīng)過混凝土表面的熱流量是 第三類邊

3、界條件假定經(jīng)過混凝土表面的熱流量與混凝土表 面溫度T和氣溫Tc之差成正比，即式中B是表面放熱系數(shù)，單位為 kJ/( h C ) 當(dāng)表面放熱系數(shù)趨于無限時，T = Ta，即轉(zhuǎn)化為第一類邊界條件。當(dāng)表面放 熱系數(shù)B= 0時，1.第四類邊界條件當(dāng)兩種不同的固體接觸時，如果接觸良好，則在接觸面上溫度和熱流量都是連續(xù)的，邊界條件如下：如果兩固體之間接觸不良，則溫度是不連續(xù)的，這時需要引入接觸熱阻的概念。加入接觸縫隙中的熱容量可以忽略，那么接觸面上熱流量應(yīng)保持平衡，因此邊界條件如下式中Rc為因接觸不良而產(chǎn)生的熱阻，由實驗確定。 根據(jù)變分原理，該問題可化為泛函的極值問題。取泛函乜畐*5吐尋找使泛函）（T I

4、實現(xiàn)極小值的解答，即尋找溫度場T，使然后將區(qū)域？在空間域上離散化，將空間域劃分成有限個單元；在時間域上離散化，將時 間域劃分成一系列時段，最終得到溫度場求解的基本方程: 由此求解出 T n 住M 個卜卜鼬卜0-咖1片卜豐"1.2基礎(chǔ)大體積混凝土模型下圖為基礎(chǔ)底板混凝土澆筑流水段劃分圖，選取了具有典型意義的第二段進行計算基礎(chǔ)底板大體積混凝土澆筑流水段劃分圖有限元計算模型如下圖所示。下半部分為土體，上部分為需 要澆筑的第二段混凝土結(jié)構(gòu)。土體和混凝土有限元模型待澆筑混凝土有限元模型1.3溫度場計算結(jié)果UL4CTlaJl.,11.1口4 .3UF.Z-E . i«=X .771混凝

5、土澆筑完畢5d溫度場iZGTnjfstb£TE>« i.DIbib LF HE IHI hIIJIIfill Hi» r>Jue.wkc.a.v.a«3_ai. >ha.U_4iaE.at.ei?7T3ILJg.TMlUd.mT)C.*a混凝土澆筑完畢10d溫度場n£iutf.D«I»&L工lT【j7ZK 申屮事!Site "IBS-0131 汕 tklJUT* 電”CJri.NJ 'k3l CEE4.3 W "1EkM.mB-2 .耳兄耳混凝土澆筑完畢15d溫度場為對混凝土中關(guān)鍵點進行跟蹤監(jiān)測，在溫度場計算時選取了 四個關(guān)鍵點，對這四點的溫度變化曲線進行了記錄。四個關(guān) 鍵點的位置參見下圖。變化曲線進行了記錄。四個關(guān)鍵點的位置參見下圖20ID 153025m T®凱