大體積混凝土水化熱分析

1、例題3 大體積混凝土水化熱分析例題. 大體積混凝土水化熱分析概要此例題將介紹利用MIDAS/Gen做大體積混凝土水化熱分析的整個(gè)過(guò)程，以及查看分析結(jié)果的方法。此例題的步驟如下：1. 簡(jiǎn)要2. 設(shè)定操作環(huán)境及定義材料3. 定義材料時(shí)間依存特性4. 建立實(shí)體模型5. 組的定義6. 定義邊界條件7. 輸入水化熱分析控制數(shù)據(jù)8. 輸入環(huán)境溫度9. 輸入對(duì)流函數(shù)10. 定義單元對(duì)流邊界11. 定義固定溫度12. 輸入熱源函數(shù)及分配熱源13. 輸入管冷數(shù)據(jù)14. 定義施工階段15. 運(yùn)行分析16. 查看結(jié)果1.簡(jiǎn)要本例題介紹使用MIDAS/Gen 的水化熱模塊來(lái)進(jìn)行大體積混凝土水化熱分析的方法。例題模型為

2、板式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)于澆筑混凝土后的1000個(gè)小時(shí)進(jìn)行了水化熱分析，其中管冷作用于前100個(gè)小時(shí)。(該例題數(shù)據(jù)僅供參考) 基本數(shù)據(jù)如下： 地基：17.6 x 12.8 x 2.4 m 板式基礎(chǔ)：11.2 x 8.0 x 1.8 m 水泥種類(lèi)：低熱硅酸鹽水泥（Type IV）1/4模型 板式基礎(chǔ) 地基 圖1 分析模型 2.設(shè)定操作環(huán)境及定義材料在建立模型之前先設(shè)定環(huán)境及定義材料1. 主菜單選擇 文件新項(xiàng)目2. 主菜單選擇 文件保存：輸入文件名并保存3. 主菜單選擇 工具單位體系：長(zhǎng)度 m，力 kN注：也可以通過(guò)程序右下角隨時(shí)更改單位。圖2 定義單位體系4. 主菜單選擇 模型材料和截面特性材料： 添加

3、：定義新材料材料號(hào)：1 名稱(chēng)：基礎(chǔ) 規(guī)范：GB(RC) 混凝土：C30 材料類(lèi)型：各向同性材料號(hào)：2 名稱(chēng)：地基 設(shè)計(jì)類(lèi)型：用戶(hù)定義 材料類(lèi)型：各向同性彈性模量：1e6 泊松比：0.2 線膨脹系數(shù)：1e-5 容重：18 5. 主菜單選擇 工具單位體系： 長(zhǎng)度 m， 力 kgf，熱度 kcal6. 主菜單選擇 模型材料和截面特性材料：編輯：修改材料熱特性數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 比熱：0.25 熱傳導(dǎo)率：2.3地基 比熱：0.2 熱傳導(dǎo)率：1.7 圖3 定義材料3.定義材料時(shí)間依存特性1. 主菜單選擇 模型材料和截面特性時(shí)間依存性材料（抗壓強(qiáng)度）： 添加：定義基礎(chǔ)的時(shí)間依存特性名稱(chēng)：強(qiáng)度發(fā)展 類(lèi)型：設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)

4、范：ACI 混凝土28天抗壓強(qiáng)度：3e4 KN/m2 混凝土抗壓強(qiáng)度系數(shù)a 4.5 b 0.95 2. 主菜單選擇 模型材料和截面特性時(shí)間依存性材料連接： 強(qiáng)度進(jìn)展：強(qiáng)度發(fā)展 選擇指定的材料：1.基礎(chǔ) 添加 注：材料的收縮徐變特性在水化熱分析控制中定義。 圖4 定義材料時(shí)間依存特性 圖5 時(shí)間依存性材料連接 4.建立實(shí)體模型1. 主菜單選擇 模型節(jié)點(diǎn)建立： 坐標(biāo)1（0 0 0） 2（8.8 0 0） 3（8.8 6.4 0） 4（0 6.4 0）2. 主菜單選擇 主菜單選擇 模型單元建立： 單元類(lèi)型：板 4節(jié)點(diǎn) 類(lèi)型：厚板 材料：1:基礎(chǔ) 厚度：1 節(jié)點(diǎn)連接：1 2 3 43. 主菜單選擇 主

5、菜單選擇 模型單元擴(kuò)展：選擇板單元 擴(kuò)展類(lèi)型：平面單元實(shí)體單元 目標(biāo)：刪除 單元類(lèi)型：實(shí)體單元 材料：1:基礎(chǔ) 生成形式：復(fù)制和移動(dòng) 復(fù)制和移動(dòng)：等間距 dxdydz：0 0 4.2 復(fù)制次數(shù)：1注：此處無(wú)需定義真實(shí)板厚，只是用于擴(kuò)展成實(shí)體單元。 圖6 生成節(jié)點(diǎn)和臨時(shí)板單元 圖7 生成實(shí)體模型單元細(xì)分及部分單元?jiǎng)h除：1. 主菜單選擇 模型單元分割：選擇實(shí)體單元單元類(lèi)型：實(shí)體單元 等間距 x 11 y 8 z 7 2. 主菜單選擇 模型單元?jiǎng)h除：選擇Front view中單元 類(lèi)型：選擇 包括自由節(jié)點(diǎn) 選擇Left view中單元 類(lèi)型：選擇 包括自由節(jié)點(diǎn)Left viewFront view

6、圖8 單元細(xì)分及部分單元?jiǎng)h除單元進(jìn)一步細(xì)分：主菜單選擇 模型單元分割：選擇Front view中實(shí)體單元單元類(lèi)型：實(shí)體單元 等間距 x 2 y 1 z 1 選擇Front view中實(shí)體單元單元類(lèi)型：實(shí)體單元 等間距 x 1 y 2 z 1 選擇Left view中實(shí)體單元Front viewLeft view單元類(lèi)型：實(shí)體單元 等間距 x 1 y 1 z 2 選擇Left view中實(shí)體單元注：模型幾何形狀、邊界、荷載均對(duì)稱(chēng)，所以此處取1/4模型來(lái)模擬。Left view圖9 生成最終實(shí)體模型修改地基材料：主菜單選擇 模型單元修改單元參數(shù)參數(shù)類(lèi)型：材料號(hào) 形式：分配 定義 2:地基 選中圖中

7、下部單元圖10 修改地基材料特性5.組的定義主菜單選擇 模型組定義結(jié)構(gòu)組： 名稱(chēng)：基礎(chǔ) 添加 名稱(chēng)：地基 添加在模型窗口中利用拖放功能分配各個(gè)組的單元圖11 定義結(jié)構(gòu)組及分配單元1：主菜單選擇 模型組定義邊界組： 名稱(chēng)：約束條件 添加 名稱(chēng)：對(duì)稱(chēng)條件 添加 名稱(chēng)：固 溫度條件 添加 名稱(chēng)：對(duì)流邊界 添加6.定義邊界條件1. 主菜單選擇 窗口新窗口2. 主菜單選擇 窗口水平排序3. 主菜單選擇 模型邊界條件一般支承：邊界組名稱(chēng)：約束條件 添加 D-all Front viewLeft view注：實(shí)體單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有三個(gè)平動(dòng)自由度。 圖12 定義約束條件主菜單選擇 模型邊界條件一般支承：邊界組名

8、稱(chēng)：對(duì)稱(chēng)條件 添加 Dx 選擇Front view中單元邊界組名稱(chēng)：對(duì)稱(chēng)條件 添加 Dy 選擇Left view中單元 Left viewFront view注：這里取1/4模型需輸入對(duì)稱(chēng)邊界條件。 圖13 定義對(duì)稱(chēng)條件7.輸入水化熱分析控制數(shù)據(jù)主菜單選擇 分析水化熱分析控制：最終施工階段：最后施工階段 積分系數(shù)：0.5 初始溫度：20oc單元應(yīng)力輸出位置：高斯點(diǎn) 類(lèi)型：徐變和收縮 徐變計(jì)算方法：有效系數(shù)phi1：0.73 t5 使用等效材齡和溫度 自重系數(shù)：-1 圖14 輸入水化熱分析控制數(shù)據(jù)8.輸入環(huán)境溫度主菜單選擇 荷載水化熱分析數(shù)據(jù)環(huán)境溫度函數(shù)：函數(shù)名稱(chēng)：環(huán)境溫度 函數(shù)類(lèi)型：常量 溫度

9、：20oc 圖15 輸入環(huán)境溫度函數(shù)9.輸入對(duì)流函數(shù)主菜單選擇 荷載水化熱分析數(shù)據(jù)對(duì)流系數(shù)函數(shù)：函數(shù)名稱(chēng)：對(duì)流系數(shù) 函數(shù)類(lèi)型：常量 對(duì)流系數(shù)：12 kcal/m2*hr*C 圖16 輸入對(duì)流系數(shù)函數(shù)10.定義單元對(duì)流邊界1. 主菜單選擇 窗口新窗口2. 主菜單選擇 窗口水平排序3. 主菜單選擇 荷載水化熱分析數(shù)據(jù)單元對(duì)流邊界：邊界組名稱(chēng)：對(duì)流邊界 對(duì)流系數(shù)函數(shù)：對(duì)流系數(shù) 環(huán)境溫度函數(shù)：環(huán)境溫度 選擇：根據(jù)選擇的節(jié)點(diǎn)圖17 定義單元對(duì)流邊界11.定義固定溫度 主菜單選擇 荷載水化熱分析數(shù)據(jù)固定溫度：邊界組名稱(chēng)：固定溫度條件 溫度：20ocFront view Left view 圖18 定義固定

10、溫度 12.輸入熱源函數(shù)及分配熱源 1. 主菜單選擇 荷載水化熱分析數(shù)據(jù)熱源函數(shù)：函數(shù)名稱(chēng)：熱源函數(shù) 函數(shù)類(lèi)型：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 最大絕熱溫升：41 導(dǎo)溫系數(shù)：7592. 主菜單選擇 荷載水化熱分析數(shù)據(jù)分配熱源：熱源：熱源函數(shù) 圖19 定義熱源函數(shù)圖20 分配熱源13.輸入管冷數(shù)據(jù) 這里假設(shè)把冷卻管設(shè)置在距基礎(chǔ)底部0.9m高的位置。為了輸入數(shù)據(jù)的方便，將相應(yīng)位置的節(jié)點(diǎn)選擇后激活。主菜單選擇 荷載水化熱分析數(shù)據(jù)管冷：名稱(chēng)：管冷 比熱：1 kcal*g/KN*C 容重：1000 KN/m3 流入溫度：15C流量：1.2 m3/hr 流入時(shí)間：開(kāi)始 CS1 0 hr 結(jié)束 CS1 100 hr管徑：0.027 m 對(duì)流系數(shù)：319.55 kcal/m2*hr*C 選擇：兩點(diǎn)圖21 激活管冷節(jié)點(diǎn)圖22 定義管冷14.定義施工階段主菜單選擇 荷載水化熱分析數(shù)據(jù)定義水化熱分析施工階段：名稱(chēng)：CS1 初始溫度：20oc 時(shí)間：10 20 30 45 60 80 100 130 170 250 350 500 700 1000 添加單元：地基 基礎(chǔ) 邊界：約束條件 對(duì)稱(chēng)