某桥承台混凝土水化热有限元分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com总第11期某桥承台混凝土水化热有限元分析17某桥承台混凝土水化热有限元分析代现志(中铁大桥局集团第二工程有限公司，江苏南京210015)摘要：混凝土中的水泥(矿粉、粉煤灰)等材料水化反出混凝土构件应力场分布。应时放出的热量会导致混凝土温度升高，但由于内、外部热量扩散速度不同、外部约束条件的存在以及混凝土弹性模量随着龄期增长等因素导致混凝土产生温度应力。以某桥承2承台水化热模拟计算台为例，对承台混凝土水化热进行有限元模拟分析，求解出由于大体积混凝土温度应力场随着混凝土温承台混

2、凝土施工期间的温度场及应力场，并根据应力分布特度、弹性模量以及内外部约束条件的不断变化而变点制定有针对性的温度控制和温度裂缝预防措施，取得了良化，另外，混凝土的早期徐变特性会造成温度应力的好的效果。很大松弛，这在温度应力计算中也是不能忽略的。关键词：水化热；承台；温度场；应力场；有限元法因此，为对大体积混凝土水化热的温度场及应力场进行有效分析，通常可采用有限元软件进行模拟计1概述算。下面以某桥承台施工为例，运用MIDAS进行水化热模拟计算。混凝土水化热是指混凝土中的水泥(矿粉、粉煤2．1承台参数灰)等材料水化

3、反应时放出热量，从而导致混凝土温某桥承台平面为哑铃形，两端为13．2m(长)×度升高的一种工程现象。当混凝土升温时，体积将13．2m(宽)×4m(高)的矩形，中间段为8．2m(长)受热膨胀，反之将收缩。如果混凝土的膨胀或收缩不受任何限制，那么在混凝土内，将不产生任何应×5m(宽)×4m(高)的系梁，系梁与两边承台之间力。在实际施工过程中，混凝土必须浇筑在地基或垂直连接，如图1所示。承台采用C30混凝土，配老混凝土上，混凝土的温度变形受到约束作用而产合比见表1。生温度应力。在混凝土内部，先后浇筑的时间不同、2．

4、2热工参数计算散热条件不同等原因导致混凝土内部温度场呈非线在进行水化热分析时，所需要计算的热工参数性分布，出现变形不一致的现象，因而在混凝土内部见表2。也将产生温度应力。由于混凝土的弹性模量是随着混凝土的龄期增∞1H长呈非线性增长，所以早期温度升高和后期温度降上OAA一L低，即使在同等温差条件下，所产生的应力也是不同oB点的。当混凝土的温度应力大于混凝土相应龄期的抗拉强度时，混凝土将会出现裂缝。此外，由于混凝土一厂]内、外部散热条件不同将导致其内外部之间存在温单位：m度梯度，使得混凝土的内部和外表面之间产生约

5、束应力，最终也可能导致大体积混凝土开裂。在进行图1承台平面结构示意混凝土水化热分析时，需要根据结构的施工过程、气表1承台C30混凝土配合比kg／m。候条件、混凝土的热学性能按热传导原理求出温度水泥粉煤灰水砂碎石外加剂膨胀剂场后，再由温度场分布情况、混凝土结构约束条件以28012018063210636．3322及混凝土性能参数(如弹性模量、线膨胀系数等)得收稿日期：2O13—03—18作者简介：代现志(1985--)，男，助理工程师，2008年毕业于西南交通大学工程结构分析专业，工学学士。学兔兔www.xue

6、tutu.com18桥梁检测与加固2013，6(1)在进行混凝土水化热分析时，还有3个重要函混凝土初始浇筑温度27℃。数需要计算确定，分别是混凝土绝热升温曲线、弹性(2)温度荷载。丁(￡)一40．4×(1一e·)，t为模量增长曲线、混凝土抗拉强度增长曲线。混凝土浇筑完成时间(单位：d)。2．3温度计算边界条件(3)管冷参数。冷却水温度15oC；冷却水流速在求解温度场问题时常用的3类边界条件如下。0．6m／s；冷却水流量1．35m。／h；水管内径30mm；(1)第1类边界条件。混凝土表面温度，，是时冷却水比热4

7、．187kJ／kg·℃；密度1000kg／m。；间r的已知函数：丁(r)=厂(r)。对流系数1373．01kJ／m。·h·℃。(2)第2类边界条件。混凝土表面的热流量是时间的已知函数，即--AOT／3n一．厂(r)。其中，为导3温度场及应力场计算结果分析及结论热系数，若表面是绝热的，则有3T／3n一0，即为绝3．1温度场分析热边界条件。为了节省计算量，在建立承台模型时，通过MIDAS进行计算分析，承台混凝土温度考虑到承台的混凝土热源、冷却水管及养护等关于场计算结果如图3、图4所示。中心线基本是对称的，故取承台

8、的1／4模型为计算模型。在对称面上采用此类边界条件。98084e+00178959e+00l(3)第3类边界条件。当混凝土与空气接触59835e+0014071le+0012l587e+001时，经过混凝土表面的热流量是：一A3T／3n一(丁102462e+00183338e+001一T)。在承台与空气接触面采用此边界条件。64214e+00145090e+00125965e+00】另外，对承台结构