基于等效时间的混凝土徐变模型

基于水泥浆的微观结构,研究了混凝土徐变发生的几种机理,指出徐变是由于荷载作用下混凝土内部水的运动以及与外界发生水交换而引起的.采用国外学者的试验数据,提出了基于等效时间的混凝土徐变模型,研究了不同养护温度(20℃,40℃,65℃)对混凝土徐变的影响.研究结果表明,环境温度升高加快了水泥的水化反应速率和水分的蒸发速率,混...     

基于等效时间的混凝土徐变

对不同养护温度下的混凝土徐变进行了研究,用化学反应速率描述温度对混凝土徐变的影响．用最小二乘法回归分析实验数据,探讨了养护温度与混凝土徐变之间的关系,提出了用等效时间表示混凝土弹性模量和徐变度的公式．     

基于水化度概念的早期混凝土热分析

在混凝土硬化过程中,温度对水化反应速率影响很大,采用等效时间成熟度概念可以综合考虑反应温度和龄期对混凝土水化反应的影响.另外,在水化过程中,混凝土热性能时时发生着变化,常用水化度来指示水化反应和各种混凝土性能发展的程度.基于ANSYS软件,开发了考虑热性能随水化度变化的早期混凝土温度有限元程序,并通过算例得到验证.     

裂隙岩体等效热传导系数探讨

对于裂隙岩体温度场的研究一般是按照各向同性介质进行处理，直接按照岩块热传导系数或者根据孔隙度计算的等效热传导系数进行计算．但在大量裂隙存在的情况下，由于不同走向裂隙填充物所起到的隔热作用，仍按照各向同性介质研究就存在误差．为考虑存在裂隙的影响，提出将热流量沿裂隙面方向及裂隙法向进行分解，按照热流量等效原理来推导等效热传导系数阵，并编制子程序进行验证．通过含裂隙算例的计算对比说明本方法是有效的，与常规方法差别很大，在同一位置点最大温差可达8．29℃．     

早龄期混凝土结构开裂风险分析

为了分析混凝土在早龄期时的开裂风险，采用有限元方法计算混凝土结构早龄期时的内应力发展．通过建立混凝土材料的水化放热模型，引入Arrhenius公式来表征混凝土放热速率受温度的影响．在分析中采用考虑等效龄期的混凝土弹性模量和抗拉强度CEB—FIP1990计算公式和Bazant的双幂函数徐变模型，同时考虑混凝土早龄期的自生收缩．结果表明：引入Arrhenius公式的混凝土水化放热模型可以用于计算混凝土结构早龄期时的温度场，混凝土的水化放热和自生收缩引起的内应力可以引起混凝土长墙的早期开裂．早龄期时混凝土结构内应力的计算为优化混凝土材料的组成提供了依据，尽可能减少混凝土结构的开裂．     

考虑双层异质水管的大体积混凝土施工期温度场仿真

针对当前高拱坝及特高拱坝施工过程出现的单仓混凝土中铺设2层不同材料水管的现象,该文基于考虑水管冷却的等效热传导方程,推导出铺设双层异质水管情况下混凝土等效导温系数的表达形式,并提出了多层水管平均降温效果的简化求解方法,使得不同材质水管铺设方案的计算可以在同一套有限元网格上展开。应用本文所提出方法对国内某大型拱坝工程施工期的仿真计算结果与实际测量温峰相差在5%以下,温度发展历程一致,验证了该方法的合理性。     

基于混凝土热-力学模型的海河开启桥温度控制方案

根据天津海河开启桥施工过程中的昼夜温差大、一次性混凝土浇筑量大、承台大体积混凝土对背墙结构约束大而导致易开裂的突出问题,引入了考虑混凝土早期性能的热-力学模型、等效时间理论以及热传导原理,建立数学模型和有限元求解方法.在此基础上对不同施工方案进行了结构温度场和应力场的仿真计算.研究表明,采用预埋水管进行冷却的措施可以有效降低最高温度和最大应力.本研究为海河开启桥工程大体积混凝土结构温控防裂提出了具体措施和标准.现场施工表明,数值仿真与分析对现场开裂控制具有指导意义.     

裂隙岩体等效热传导系数探讨

对于裂隙岩体温度场的研究一般是按照各向同性介质进行处理,直接按照岩块热传导系数或者根据孔隙度计算的等效热传导系数进行计算.但在大量裂隙存在的情况下,由于不同走向裂隙填充物所起到的隔热作用,仍按照各向同性介质研究就存在误差.为考虑存在裂隙的影响,提出将热流量沿裂隙面方向及裂隙法向进行分解,按照热流量等效原理来推导等效热传导系数阵,并编制子程序进行验证.通过含裂隙算例的计算对比说明本方法是有效的,与常规方法差别很大,在同一位置点最大温差可达8.29℃.     

大体积混凝土浇筑块温度应力场直接耦合法仿真计算

大体积混凝土浇筑块的温度应力场是个多因素物理场,同时与混凝土的弹性模量、水泥水化热、徐变、环境气温以及浇筑温度有关.以大型有限元软件ANSYS为平台,采用直接耦合法对浇筑块的温度应力场进行仿真计算,形象地反映了施工过程中的温度应力场随时间变化分布规律,对设计和施工均有一定的参考价值.     

高速铁路T构桥墩顶块水化热效应控制和浇筑方案优化

T构桥墩顶块具有混凝土体积大、应力状态复杂等特点,有效控制混凝土浇筑时的水化热效应是保障全桥工程质量的关键。依托渝黔高铁石梁河特大桥主桥墩顶块混凝土施工,采用数值仿真和现场监测的方法,研究一次性浇筑方案的可行性,对比不同措施对混凝土水化热效应的控制效果,提出墩顶块混凝土浇筑优化方案并应用于实桥施工。提出石梁河大桥墩顶块优化浇筑方案。研究结果表明：原定一次性浇筑方案由于混凝土浇筑体积过大、所采取的降温散热措施很少,导致混凝土水化热温度峰值、最大内表温差和名义拉应力均大幅超出规范限值,不具可行性;分层浇筑、埋设冷却水管是缓解混凝土整体水化热效应的关键措施,调整混凝土入模温度是控制水化热温度峰值和内表温差的重要措施;表面热交换系数与混凝土养护覆盖措施密切相关,对混凝土内表温差有显著影响;所提出的石梁河大桥墩顶块优化浇筑方案为分两层浇筑+底板埋设冷却水管+混凝土入模温度调整至15℃+混凝土表面采用6 mm厚钢板+2 cm厚聚乙烯泡沫覆盖,采用该方案进行现场施工,实测混凝土水化热温度峰值为58℃,最大内表温差22.74℃,最大表面名义拉应力为1.76 MPa,均小于规范限值,说明混凝土水化热效应...     

异形大体积混凝土水化热研究及仿真分析

为了研究异形大体积混凝土在施工过程中的温度及应力变化规律,同时验证防止异形混凝土结构开裂的设计合理性。以龙游县景观云桥某异形大体积混凝土桥墩为工程背景,通过是否考虑冷却管对结构水化热的影响,利用大型有限元软件分别建立有限元模型进行仿真分析,研究结构内部温度沿厚度方向的时变规律,并对有无冷却管的结构温度场及应力场进行对比分析。结果表明:在浇筑过程中,结构中心部位温度先升后降,且伴随混凝土龄期的发展,混凝土内部高温区域逐渐缩小,且由起始浇筑中心位置逐渐沿厚度方向向下移动。结构早期应力由内外温差引起,且集中于外表面。异形桥墩内部温度场与常规形状桥墩分布变化规律基本相同,并且内部温度略低于后者。通过布置冷却管,能有效降低结构水化热,减小温度应力,有效控制表面温度裂缝的产生。     

基于等效时间的混凝土绝热温升

对不同养护温度下的混凝土绝热温升进行了研究,采用化学反应速率描述环境温度对混凝土绝热温升的影响,探讨了化学反应速率与养护温度之间的关系．引入等效时间的概念,根据Arrhenius函数和指数函数研究水化热化学反应速率随温度的变化,最后采用反演分析方法中的最小二乘法回归分析试验数据,确定绝热温升和等效时间的关系式．结果表明,温度对混凝土水化热最高绝热温升影响不大,对于某种混凝土存在唯一的绝热温升与等效时间关系曲线,可以用等效时间描述温度对混凝土绝热温升的影响．     

基于等效龄期的钢管拱内混凝土硬化过程热应力

为揭示大直径钢管拱内混凝土硬化过程中力学性能增长的温度依赖性因素对组合结构热力作用效应的影响机理,采用有限元程序模拟钢管拱内混凝土的水化热传导过程,并与实测温度场数据进行对比,随后基于等效龄期法考虑其对管内混凝土弹性模量增长的影响,在此基础上结合热弹性力学理论得到了硬化过程中组合结构热应力的变化规律,并与未考虑温度依赖性影响的计算结果进行比较分析.结果表明,水化热温度场加快了管内混凝土硬化过程中弹性模量的增长速度,进而导致混凝土温度应力明显增大,截面径向、环向以及纵向温度应力增幅分别可达1.3倍、1.3倍和1.4倍,但对钢管应力的影响可忽略不计.因此,在分析大直径钢管拱内混凝土硬化过程中的热力作用效应时,必须考虑水化热温度场对管内混凝土弹性模量增长的影响.     

ABAQUS在大体积混凝土徐变温度应力计算中的应用

对ABAQUS进行了二次开发,建立了弹性徐变本构模型,提出了一种考虑表面散热对水管冷却影响的等效算法,并进行了数值测试和分析.结果表明,在ABAQUS中增加上述模型和算法后,可以实现大体积混凝土温度场和徐变应力的计算,拓宽ABAQUS软件在土木工程中的应用范围.     

大体积混凝土筏板基础温度场的精确控制

在深基坑开挖后的饱和土地层上浇筑混凝土筏板,浇筑与养护的过程中,由于水化热导致的温度剧烈升高,导致产生温缩裂缝隐患的工程问题的风险是无法避免的。本文着重研究了某工程在施工前所处临近地铁施工导致土体含水率大幅度浮动情况下温度场的变化环境。并进行了温度场控制方案的模拟,在确保工程安全的前提下对方案再度进行了优化。通过理论计算与有限元模拟分析,同时考虑到混凝土浇筑筏板都有其唯一性,针对本工程的大体积筏板进行特有的混凝土水化热温控措施设计,能够在保障筏板强度的同时抑制因内外温差过大导致的混凝土问所裂缝。本文对热能传导原理及混凝土破坏原因进行分析,通过有限元模拟分析大体积混凝土筏板基础温度场,提出针对深基坑开挖后在饱和土上浇筑混凝土筏板水化热的有效精确话冷却方法与成本控制措施,在有效降温同时节能减碳。为相似的混凝土筏板工程温控技术契合碳中和、碳达标方针政策提供了有效参考。     

大体积混凝土施工期冷却水管埋设形式的优化

采用冷却水管通水冷却是大体积混凝土坝施工期主要温控措施,而冷却水管埋设布置形式对混凝土内部温度和应力的影响较为显著.利用有限元热流耦合精细算法,考虑了冷却水管中水流与混凝土之间的相互对流热交换机制,真实反映冷却水管附近温度梯度,对冷却水管在仓面上采用不同的布置方式时混凝土内部的温度和应力分布进行详细计算分析.结果表明:相比传统的水管埋设布置方式,采用冷却水管双循环的布置方式更能充分发挥水管冷却作用,且能有效改善混凝土内部的温度和应力分布,降低混凝土内部的温度梯度,对大体积混凝土温控防裂有较为积极的意义.     

水管冷却混凝土温度场离散算法网格密度研究

水管冷却混凝土温度场离散算法精度较高,但水管周围温度梯度较大,必须布置较密的网格,计算量较大．为了同时满足计算量和工程精度的要求,需研究水管周围的网格密度．建立3个不同网格密度的含水管混凝土块有限元模型,对每一个模型都分别赋以3种不同的管壁放热系数进行计算．计算结果对比表明,对于大坝目前常用的塑料冷却水管,将水管周围混凝土网格加密1层即可满足工程需要;对于高导热性能塑料水管或金属水管,建议加密2层．     

混凝土坝冷却水管冷却效果研究现状及趋势

在混凝土坝中利用冷却水管中循环冷水来降低混凝土内部水泥的水化热温升,是混凝土坝温度控制的最有效措施。通过对混凝土坝开裂、裂缝的类型、产生的原因、危害和混凝土坝温度控制及冷却水管仿真计算研究现状的分析,论述了混凝土坝中冷却水管仿真计算的研究方向。     

LNG储罐球形混凝土穹顶的热应力及裂缝分布

对于大型LNG储罐,其穹顶因水泥水化热产生较大的热应力,引起混凝土开裂,严重影响储罐的耐久性。以某大型LNG储罐穹顶为研究对象,采用ADINA有限元软件建立精细化的有限元模型,模拟LNG储罐穹顶分段浇筑过程中的早期温度场分布,并将数值计算结果与现场测试结果进行对比;数值分析时考虑了混凝土徐变及龄期效应,对混凝土穹顶的温度场和应力场进行耦合计算,得到穹顶的热应力分布及裂缝开展情况,对穹顶混凝土开裂风险进行评估,进而对参数的敏感性进行分析。结果表明:穹顶内外在混凝土浇筑过程中产生温差较大,导致巨大热应力;第一浇筑带的热应力明显比其他浇筑带大,环向热应力大于经络向热应力,将使穹顶边缘产生沿环向分布的经络向温度裂缝;水泥种类对穹顶热力分析结果有很大的影响。     

大体积混凝土施工温度应力分析与控制

文章采用有限元结构分析软件对某拱座进行了混凝土施工期间的温度应力计算分析,计算过程考虑了混凝土的弹性模量、徐变等参数随龄期变化和分层浇筑对拱座温度应力产生的影响,提出了防止施工过程中由于外界温度变化及水泥水化热等因素引起裂缝的措施,并通过部分监控数据对拱座温度变化规律进行了分析。