混凝土板柱结构抗火性能的有限元分析

基于通用有限元软件ABAQUS,建立火灾下混凝土板柱结构的计算模型,采用不同规范中混凝土和钢筋热工参数的取值,对现有试验中的温度场及位移曲线进行模拟分析对比,在此基础上,对实际工程进行模拟分析.分析结果表明:按照美国规范选取材料的热工参数时得到的温度值最高,按照欧洲规范取值时次之,按照中国规范取值时最低;按照中国规范选取材料热工参数和材料力学参数时,模拟的混凝土温度-时间曲线和位移-时间曲线与试验吻合较好;模拟的实际工程呈现冲弯破坏的趋势,与现有试验有所差别.     

基于管冷系统的大体积混凝土水化热时变温度效应

为研究大体积混凝土水化反应过程中的时变温度效应,以黄土地区亚洲第二高墩天宁沟特大桥为研究对象,建立主墩承台有限元模型,分析大体积混凝土承台水化热时变温度效应;通过数值模拟优化现场管冷系统,并布置温度传感器实测大体积混凝土承台内表时变温度场,验证所建立模型的准确性;在此基础上,分析混凝土入模温度、导热系数和表面对流系数对大体积混凝土承台内部绝热温升、表面温升和内表温差的影响。研究结果表明:有限元计算所得大体积混凝土承台内部绝热温升与实测结果基本吻合,但其出现时间较实测值滞后约60 h;受环境温度和保温措施的影响,大体积混凝土承台表面实测温度波动较大,内表温差也呈波动状态;混凝土入模温度与大体积混凝土承台内表最高温和内表温差线性相关,较低的混凝土入模温度能迅速降低混凝土最大绝热温升,绝热温升越大,混凝土入模温度对其内表最大温升和内表温差的影响越大;大体积混凝土承台最大绝热温升出现时间与混凝土导热系数对数相关,混凝土导热系数越大,其最大绝热温升越大;绝热温升受混凝土表面对流系数的影响较小,但混凝土结构进入降温阶段后,其表面对流系数越大,内部温度降低速率越快;混凝土表面温升受其表面对流系数的影响较大,混凝土表面对流系数越小,其表面最大温升越大,结构进入降温阶段后,混凝土表面温度降低速率越快。     

混凝土连续刚构桥箱梁的温度监测与分析

以观音沙大桥为背景,通过实验测试和计算分析,寻求有普遍意义的温度场分布规律和大跨度连续刚构桥施工过程中的温度效应.应用有限元软件ANSYS对温度场进行模拟,分析了太阳辐射、风速等边界条件和导热系数、比热等计算参数对温度场的影响,并提出了相应的建议值.模拟计算的温度场与实测温度场吻合得较好,根据模拟的温度场进行结构计算所得的应力和挠度也与实测值相当吻合,从而可以利用当地气象局实测的气象数据来实时模拟混凝土箱梁温度场并进行温度场的温度效应分析.     

受火状态下钢管混凝土叠合柱温度场模拟

为研究钢管混凝土叠合柱的抗火性能,在选取合适的钢材及混凝土热工参数的前提下,利用有限元分析软件ABAQUS建立计算模型,依据前人试验成果对模型进行有效性验证,二者契合度较高.在此基础上通过对构件进行三维温度场模拟,得到时间、受火面、位置系数等因素对构件温度场分布的影响规律,并对相应的变化原因进行分析.     

改进的BP神经网络在碾压混凝土坝温度场反分析中的应用

采用改进的BP神经网络,建立了碾压混凝土坝热学参数反馈分析模型;利用三维有限元浮动网格法正分析得到的样本去训练网络,再利用温度实测值对热学参数进行反分析,根据反演后的热学参数进行温度场计算.计算结果和实测结果较为接近,可满足工程实际要求,且该方法具有较好的稳定性和收敛性,表明改进的BP神经网络算法用于反演混凝土坝热学参数是可行的.     

钢筋混凝土烟囱基础温度场数值分析及简化计算方法

采用均匀设计法,选取烟囱基础的24组不同几何参数及物性参数,建立了烟囱基础的有限元分析模型,分析了烟囱基础温度场的分布情况.数值模拟结果与试验结果相比较表明模拟结果是正确的.并对基础内壁最高温度进行了多元线性回归,得到了基础内壁最高温在烟气温度、由内壁内表面计算的基础内径、基础内衬内表面计算的基础环壁埋深、隔热层厚度、隔热层导热系数、土层导热系数等6个因素影响下的拟合特性,为烟囱基础温度场的计算提供了一个简单可行的方法.     

基于标准粒子群算法的混凝土箱梁水化热过程热工参数反演

针对通过施工现场和实验室试验获取混凝土箱梁水化热仿真分析所需的热工参数缺乏一定的准确性和便捷性,以某混凝土箱梁水化热过程为试验背景,结合文献研究结果确定混凝土箱梁热工参数的取值范围,采用方差分析确定各参数对温度的敏感性,并通过排序筛选敏感性高的参数作为待反演参数,基于标准粒子群算法,对比遗传算法对敏感性高的5个参数进行反演.研究结果表明:混凝土箱梁浇筑过程中,水泥水化热对温度的影响最大,智能算法能有效反演混凝土箱梁热工参数;当迭代次数增大到一定的程度时,标准粒子群算法对应的目标函数小于遗传算法对应的目标函数,遗传算法收敛过程曲线比较平缓,而标准粒子群算法的早期有突变.     

材料热工参数对混凝土箱梁横截面温度场的影响

为研究导热系数和比热容对混凝土箱梁横截面温度场的影响,总结了国内外文献中导热系数和比热容的取值范围,实测了某座混凝土桥的箱梁横截面温度日变化曲线,建立有限元模型开展参数分析。分析结果表明,随导热系数增大或比热容减小,顶板和腹板上部的温度日变化曲线峰值增大,峰值出现时间提前。材料热工参数对腹板下部和底板温度日变化曲线的影响可忽略。当导热系数介于1.0～2.0 W/(m·℃)或比热容介于800～1 000 J/(kg·℃)时,温度日变化曲线有限元计算值与实测值吻合较好。材料热工参数对横截面平均温度曲线最大值的影响可忽略,但对横截面竖向正温度梯度曲线影响较大。随导热系数或比热容增大,顶板和底板正温差减小,对腹板影响可忽略。比热容的影响小于导热系数。     

基于现场试验的混凝土热学参数反演分析与计算

为了确定混凝土热学特性诸参数,基于混凝土长方体非绝热温升试验,根据施工现场实测资料,运用非稳定温度场三维有限元仿真计算技术和反问题优化求解的遗传算法,对混凝土温度场进行反演计算,并将计算值和实测值进行对比,验证反演结果的合理性.结果表明,反演值与实测值较吻合,误差较小,反演结果可靠,反演所得参数对温控仿真计算和指导后续施工有参考价值.     

耐久性沥青路面混凝土基层温度应力分析

为分析各参数对耐久性沥青路面混凝土基层温度应力的影响,分析了路面结构温度场,建立了三维有限元模型,确定了计算参数,通过正交设计表安排参数组合,计算混凝土基层的温度应力,并对计算结果进行极差与方差分析.此外,利用均匀设计表安排参数组合求解混凝土基层温度应力,对计算结果进行回归,得出沥青路面混凝土基层的温度应力实用计算公式,以指导路面结构设计.     

太阳辐射对混凝土箱梁温度效应的影响

介绍了影响混凝土结构温度效应的太阳辐射强度和太阳辐射吸收系数的一般特性.利用有限元程序进行混凝土简支箱梁的温度效应计算,分析了太阳辐射吸收系数对梁的跨中挠度变化幅度、轴向变形变化幅度以及梁内最大拉应变的影响,并给出了相应的等效温差.根据混凝土表面性状的不同,太阳辐射吸收系数在0.4~0.8之间变化.计算结果表明,太阳辐射吸收系数的变化对混凝土箱梁结构的温度变形影响明显.在工程中建议采取在混凝土表面刷浅色涂层、采用整体式定型钢模板等措施减小温度效应.     

基于非均匀散热边界的大体积混凝土温度应力场分析

大体积混凝土表面散热系数的数值与边界风速有很密切关系,简单的均匀散热边界假设已经不能满足实际工程中,复杂边界温控计算的需要,提出基于风速的非均匀散热系数边界法．基于此法建立大体积混凝土三维有限元模型,计算其温度场和应力场,并与匀散热系数边界工况比较,分析非均匀散热边界对大体积混凝土温控的影响．     

一种热网络方程计算方法的改进

通过热网络离散节点群控制方程的敏感性分析,提出了一种新的热网络方程求解改进方法———分离变量参数系数方法,用于分析航天器表面材料性质对温度场分布的影响.同时,采用蒙特卡罗射线踪迹法求解太阳直接入射面积和太阳辐射传递系数,考虑了航天器几何遮挡关系对热网络系数的影响.计算结果表明:航天器虚拟模型主体部位的最大温度值要高于太阳电池板的温度.在开始阶段,冷却速度迅速增加至最大值,然后再慢慢降低并有17K温度的偏差.为了分析材料表面的太阳吸收系数对温度分布的影响,以a=0.35为算例原值,对于与原值的吻合程度,太阳吸收系数增大的影响优于其减小的影响.     

不同环境参数对太阳能供热与制冷联合循环机组热力性能的影响研究

为了研究不同环境参数对太阳能供热与制冷联合循环机组热力性能的影响,构建试验装置,建立机组模型,完成机组热力分析。将机组制冷系数、供热效率以及?效率作为机组热力性能评价指标,从蒸发压力、冷凝温度、太阳辐射量三个方面对建立机组模型进行验证,分别研究对机组热力性能的影响情况。结果发现,随着蒸发压力的逐渐升高,机组热效率、?效率以及制冷系数均呈升高趋势;冷凝温度升高时,机组热效率、机组?效率与制冷系数呈下降趋势;随着太阳辐射量的逐渐升高,机组制冷系数、热效率和?效率均有所升高,且在太阳辐射量降低的情况下,热力性能指标没有降低,反而在一定程度上有所升高。试验研究结果表明,不同环境参数对太阳能供热与制冷联合循环机组热力性能有一定影响,且性能较高。     

热膨胀系数对早期混凝土性态影响试验及数值模拟

为了更加准确地计算温度应变,对早期混凝土热膨胀系数的变化规律进行了研究.通过试验得出了早期混凝土温度及应变的变化规律,同时基于ABAQUS二次开发平台,开发出了基于水化度的混凝土温度及应变计算子程序,并在此基础上采用不同的热膨胀系数变化模型对试验进行数值模拟.模拟结果表明,不同的热膨胀系数变化模型对试验的模拟结果不尽相同,其中使用指数型下降的热膨胀系数变化规律与试验结果拟合效果更好.     

非线性温差作用下混凝土结构的温度应力

为探讨非线性温度梯度作用下混凝土结构温度应力问题,基于松弛法并结合杆件截面分析的网格法,借助Ansys软件二次开发的特性,综合考虑截面配筋及开裂的影响,介绍了空间结构的分析方法.针对上海铁路南站的温度应力,现场量测了环形框架梁中的温度场分布,根据实测结果,提出温度梯度计算的简化公式,并运用前述方法分析主站房的温度应力.分析表明,日照辐射温度对混凝土结构有显著影响.     

C30钢渣混凝土的温度线膨胀系数试验研究

通过埋设在C30普通混凝土和C30钢渣混凝土中无应力计的实测伴测温度及计算得到的无应力应变值,采用最小二乘法进行拟合。拟合成果表明:C30普通混凝土的温度线膨胀系数接近10.0×10-6/℃,C30钢渣混凝土的温度线膨胀系数大于11.0×10-6/℃;无论是C30普通混凝土还是C30钢渣混凝土,其温度线膨胀系数α不是一个定值,它随着时间的改变而改变。为实现钢渣在混凝土中安全、可靠的利用,建议钢渣混凝土在温度应力对结构稳定性影响不大的建(构)筑物中使用。     

竹筋混凝土的热湿应力分析

根据热应力的基本原理,对竹筋混凝土在热、湿变化作用下的热湿应力变化与破坏进行了试验与分析.结果显示,竹材横向热湿膨胀系数大于纵向热湿膨胀系数,且大于混凝土的热湿膨胀系数.热湿同时增大在竹筋内产生的压应力超过竹材料抗压强度时,竹筋内部损坏而降低其抗拉强度,热湿同时减小产生的拉应力大于竹筋与混凝土的表面结合应力时,降低竹筋对构件的加强筋作用.其中温湿度降低是竹筋混凝土在设计工况下运行中产生破坏的重要原因之一.     

混凝土T梁的温度—位移测试及计算研究

通过模型试验,测试了自然环境下混凝土T梁内部温度和相应位移的分布状况,获得数万个实测数据并进行数理统计分析,提出对常温下采用理论公式计算温度位移的修正系数.文中还进行了有限元热分析计算,并与试验资料比较,认为即使按桥梁规范考虑了环境湿度变化带来的混凝土的收缩变形量,有限元计算值与实测值仍存在较大的差异.上述研究为无伸缩缝T梁桥的温度位移计算提供理论依据,也为其他截面形式的混凝土桥梁在计算温度引起位移时提供参考.     

基于遗传算法的混凝土箱梁日照温度场的仿真分析

针对混凝土箱梁日照温度场仿真计算中材料参数难以准确取值的问题,建立了基于遗传算法的混凝土箱梁日照温度场计算模型。通过对某大型混凝土箱梁桥日照作用下温度场的模拟表明,该模型具有很好的适应性,虽然不一定能找寻出材料的真实性能参数,但可以较为准确地模拟日照辐射作用下混凝土箱梁的温度场。