MIDAS-GEN大体积混凝土水化热分析

大体积混凝土水化热分析与监测[摘要]：采用 Midas FEA NX有限元软件建立模型，通过水化热分析得出筏板大体积混凝土浇筑后不同时间的的温度分布图，现场同时进行数字化智能监测,实时温度监测得到的实测数据对比软件模型计算数据。

通过上述手段，可以有效地、准确地对大体积混凝土进行监测。

[关键词]：筏板；大体积混凝土；数字化智能监测；水化热分析0 引言随着工程建设的需要，筏板也逐渐往大厚度、大体积的方向发展。

筏板大体积混凝土在混凝土浇筑过程中产生的水化热反应容易导致温度和收缩应力变化较大，产生对结构自身的有害裂缝。

本文以某项目为例，对筏板大体积混凝土的水化热进行数值模拟，计算其温度分布，对比得出最大温升位置，从而对该位置温度变化进行分析。

1 分析对象本工程地下室共二层，筏板厚度600mm、1800mm、2500mm，根据《GB50496 大体积砼施工规范》，1000mm以上筏板属大体积混凝土施工。

其中，B栋主楼核心筒部位筏板厚度2.5m，非核心筒部位筏板厚度0.6m。

此筏板长约34.4m，宽约20.9m，大筏板布置有12个电梯井基坑及2个集水井，导致大筏板洞边现浇C40P8混凝土厚度较深且体积较大，厚度最厚处达到7.2m，最薄处为2.5m，剖面位置见图1。

大体积混凝土的设计配合比，常规参照以往项目经验，得出的结果不准确，而利用有限元软件模拟计算优化的混凝土设计配合比，计算出的数据较为准确，有利于质量控制。

浇筑后，规范规定温控监测每昼夜不少于4次，频率低，未能反应温度变化数值的及时性、有效性，导致误差较大，而利用数字化智能监测手段，数据实时上传至软件平台，每间隔15min～60min测量记录温度1次，并设置报警值，方便及时反应、采取措施。

图1 分析区域位置图2 分析目的本工程B塔楼核心筒区域筏板混凝土体积大。

大体积混凝土浇筑时，混凝土的内部会释放出大量的水化热，导致温度急剧上升，产生较大的温度应力。

由于筏板厚度、各部位散热条件等不同，因此筏板内各点温度存在一定差异。

课题背景及任务来源随着我国交通事业的迅速发展，大跨度桥梁大量出现，在桥梁中大体积混凝土承台、锚碇、塔等亦随之大量出现。

目前所生产的水泥放热速度较过去大为提高，这使得大体积混凝土的温度裂缝问题日益突出，已成为普遍性的问题。

大体积混凝土在固化过程中释放的水化热会产生较大的温度变化和约束作用，由此而产生的温差和温度应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素，从而影响结构的整体性、防水性和耐久性，成为结构的隐患。

因此大体积混凝土在施工中必须考虑裂缝控制。

大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，涉及到结构、建筑材料、施工、环境等多方面因素，工程建设领域目前对桥梁中所使用的大体积混凝土的研究还不够深入、全面，相关的规范条文还不够完善，对很多工程实践中的问题只能依靠经验处理，缺乏适当的理论依据，这会造成许多不必要的人力、物力、财力的浪费，大体积混凝土施工质量控制的结果也不很理想。

在总结大体积混凝土温度裂缝产生的原因的基础上，本文结合邕江四线特大桥，以及对承台试块的模拟试验，研究分析了大体积混凝土内部温度场和温度应力变化的规律和工程中采用的温控措施的实际效果。

本文在大体积混凝土工程中所采用的温度监测和裂缝控制措施，为今后同类工程施工提供了有用信息，也为今后开展深入的理论研究提供了试验和理论参考依据。

组成结构通过midas来模拟大体积混凝土在水化热情况下温度与应力应变的变化，并且通过不加冷水管和加冷水管的情况下进行对比分析，并得出相应的结果。

功能与技术能够直观的看到混凝土内部在水化热的情况下温度随时间的变化，并且通过精确的数值进行分析。

从而使我们对水化热有进一步的认识，进而通过温度变化趋势分析混凝土可能会产生的裂缝的位置，从而提前做好防护措施，尽可能是裂缝降到最小。

成果的主要特点通过对大体积混凝土水化热的分析，我们能更加深入的了解混凝土内部温度度的变化情况，从而对混凝土浇筑﹑养护﹑防护提前做出应对措施。

尤其是咋此过程中温度对其裂缝的影响。

总753期第十九期2021年7月河南科技Journal of Henan Science and Technology桥梁大体积混凝土承台水化热分析及水冷管设计惠宝龙曹梦云李丹（烟台大学，山东烟台264005）摘要：桥梁大体积混凝土承台具有体积大、钢筋密集的特点，在浇筑时会因水泥水化热产生较大的热应力而引起混凝土开裂的现象，从而影响承台的使用寿命和施工质量。

本文以某连续梁桥墩承台为研究对象，运用Midas/Civil有限元软件建立实体模型，对大体积混凝土承台进行水化热分析，根据承台施工过程中温度和应力变化规律，确定水冷管布置形式，从而为混凝土配合比的修改及养护方案的制定提供依据。

关键词：大体积混凝土；有限元分析；水化热中图分类号：U445.57文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）19-0091-03 Hydration Heat Analysis and Water Cooling Pipe Design of Bridge MassBearing PlatformHUI Baolong CAO Mengyun LI Dan（Yantai University，Yantai Shandong264005）Abstract:The mass concrete bearing platform of bridge has the characteristics of large volume and dense reinforce⁃ment.During pouring,it will cause concrete cracking due to large thermal stress caused by cement hydration heat, which will affect the service life and construction quality of the bearing platform.This paper took a continuous beam pier bearing platform as the research object,established a solid model by using MIDAS/civil finite element software, analyzed the hydration heat of mass concrete bearing platform,and determined the layout form of water cooling pipe according to the variation law of temperature and stress during the construction of bearing platform,so as to provide a basis for the modification of concrete mix proportion and the formulation of maintenance scheme.Keywords:mass concrete；finite element analysis；hydration heat大体积混凝土结构在施工期间，水泥的水化反应导致其温度发生变化，在受到外部和内部约束时将产生较大的温度应力，容易引起混凝土开裂［1］。

基于MIDAS/CIVIL 的桥梁大体积混凝土水化热分析与施工控制摘要：结合四川乐自高速岷江特大桥主桥承台设计与施工，利用三维有限元软件midas/civil对承台的大体积混凝土进行模拟仿真分析，掌握水化热变化规律及其应力影响，据此指导现场施工控制。

结果表明：仿真分析很好地反映了水化热变化规律及其应力影响，施工控制措施得当，没有出现温度裂缝，保证了混凝土施工质量。

关键词：承台；水化热；有限元midas/civil；温度应力；施工控制中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：1 概述大体积混凝土施工的关键在于混凝土水化热的控制，由于水化热的存在，大体积混凝土经常出现温度裂缝这样的质量缺陷，为了解决这些问题，可以对大体积混凝土施工期的水化热进行仿真分析，根据分析结果采取相应的方法对其进行控制。

本文依据具体工程实例——岷江特大桥主墩承台施工，利用有限元软midas/civil 建立实体模型，通过仿真分析，提出了解决施工过程中水化热的具体措施，保证了岷江特大桥主墩承台的顺利施工。

2 工程概况岷江特大桥是四川乐山至自贡高速公路全线的控制性工程，为预应力混凝土连续梁桥。

主桥设计跨径布置为 100.4 m + 3 × 180 m + 100.4 m，，是目前同类型桥梁中跨径排名前列的连续梁桥，该桥立面图如图1，该桥主墩承台结构尺寸为15 m × 12.7m × 5 m，混凝土用量约953m3，设计强度为c30，泵送c30混凝土一次浇筑施工，承台尺寸见图2。

利用midas／civil有限元计算分析软件对承台施工过程进行仿真分析，以掌握其温度及应力变化规律，并据此在施工中采取相应控制措施，有效地防止了温度裂缝的产生，保证了承台大体积混凝土的施工质量。

图1 岷江特大桥立面图立面平面图2主墩承台尺寸示意图(cm)3 有限元仿真分析3.1有限元模型建立采用大型有限元软件midas /civil模拟承台建立有限元模型，由于承台的对称性，取承台的1／4进行计算分析，模型主体由2部分结构组成，分别为地基和承台混凝土，模型单元采用8节点等参元即实体单元，在单元划分过程中尽量使相邻单元之间大小均匀变化，在测点处划分较细致，从而能够更好地分析其温度的变化情况，整个结构共计1056个单元，建立的模型如图3所示，计算主要参数见表1。