某混凝土渡槽结构水化热仿真分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com无论表面裂缝还是贯穿性裂缝，都将会对渡槽结构的抗渗性、耐久性以及整体性和安全性造成很大的影响。本次仿真主要分析不同月份施工时渡槽结构随着龄期的增长典型位置温度场及温度应力的分布特点及规律；旨在优选不同月份施工时渡槽结构的温控方案及措施，达到在施工期间能够有效防裂的目的。1水化热仿真分析模型及相关计算参数1．1计算模型本研究借助于大型有限元分析软件MIDAS／CIVIL对该渡槽结构进行施工过程的水化热仿真分析J。模图3刁河渡槽结构有限元分析模型型采用三维实体单元，建立一跨渡槽(跨径4

2、0m)的整边界条件作为面荷载施加于实体的表面；在应力场计算体模型，共计划分10522个单元，15731个结点，有限元时，考虑到漕身混凝土底面采用满堂支架施工，在渡槽底分析模型如图3所示。根据聚乙烯苯保温板和空气导热面增加Y轴方向的约束。系数的不同，相应改变计算模型的表面对流边界条件，1．2计算参数及工况以此来模拟钢模外苯板对混凝土的保温作用；利用该软按照施工的常规方案，单跨渡槽先浇筑底板混凝土，件的管冷功能来模拟渡槽侧墙和底板内冷水管的散热至侧墙“八”字墙以上60cm左右的高度，间歇10d后再作用。浇筑上层所有混凝土。表1为刁河渡槽工程所在的流域内按照

3、先计算施工过程中水化热引起的结构中温度场内乡气象站实测气象资料，流域内全年盛行的风向为NE。的分布，再将所计算的温度场作为荷载施加到结构中计算结合气象资料，渡槽工程的可施工期为每年的3～11月份。因温度产生的结构内力。温度场仿真分析时：侧墙及底板徐变参数参考类似工程资料，其他所需参数均来自中通过模板与空气接触，顶面直接与空气接触；边界上存在国水科院《南水北调中线干线工程刁河渡槽混凝土热力学与空气的热对流，属于热分析中的第三类边界条件，对流参数性能试验报告》。表1多年平均气象资料1．3典型点分布渡槽不同部位混凝土的内外温度及应力是不同的。对于工程质量而言

4、，只要最不利的部位能够满足要求，其他部位一定也满足质量要求。为了了解槽体结构温度随龄期发展的变化规律，选取了具有代表性的位置点(典型点)绘制其施工期温度及应力变化过程线。通过典型点的结果分析即可有效的总结整个结构不同部位混凝土的温度及应力变化规律。过程线整理选取有代表性的4个关键部位8个节点，渡槽结构底板中部、侧墙最薄部位、侧墙新老图4典型点分布图混凝土交界处、侧墙与底板衔接处受温度应力影响比较明按月进行计算。单跨渡槽在每月的1号开始浇筑，浇筑完显，最容易开裂，选取它们为分析研究的关键部位，在每成下层混凝土后，间歇10d再浇筑上层混凝土，两层混凝个关键

5、部位表面和内部各选取一个典型点，其分布如图4土浇筑温度均取旬平均气温。3月份(施工温度最低)和6所示月份(施工温度最高)对不采用任何防裂措施和采用外贴苯板、侧墙底板通冷水管等防裂措施的两种施工方案进行2不同月份浇筑的渡槽混凝土温度及应力分析对比。不同月份典型点温度及应力变化曲线如图5～分析8所示，不同月份典型点温度及应力特征值如表2～5所仿真分析主要计算了可持续施工较长的工期段：3-11~，示·10·学兔兔www.xuetutu.com日鲁∈22l1OO5050505454O355030254O赠20赠15301052004896l4419224028

6、833638443248052857662467272004896144l92240288336384432480528576624672720期龄，h期龄，h(a)(a)876日5室43210—10489614419224028833638443248052857662467272004896144192240288336384432480528576624672720BdRBd∈期龄，h8642O2期龄，h33221100(b)(b)5O5O50505图53月浇筑典型点温度及应力变化曲线(无防裂措施)图76月份典型点温度及应力变化曲线(无防裂措施)

7、45604O50353O40、25赠2O赠30152O1051004896l4419224028833638443248052857662467272004896144192240288336384432480528576624672720期龄／h期龄／h(a)(a)048961441922402883363844324805285766246727200lO0200300400500600700800期龄，h期龄／h(b)(b)图63月浇筑典型点温度及应力变化曲线(有防裂措施)图86月份典型点温度及应力变化曲线(外贴苯板、侧墙底板通冷水管)表23月浇

8、筑渡槽槽身结构混凝土典型点温度及应力特征值统计表(无防裂措施)·11·学兔兔www.xuetu