铁路大体积混凝土热学参数反分析研究

浅谈铁路桥墩的大体积混凝土施工的温控技术在铁路建设中，桥墩作为支撑桥梁结构的重要部分，其施工质量至关重要。

而大体积混凝土在桥墩施工中的应用较为广泛，但由于混凝土的水化热反应，容易导致温度裂缝的产生，从而影响桥墩的结构强度和耐久性。

因此，大体积混凝土施工中的温控技术成为了确保工程质量的关键环节。

大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于 1m 的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

在铁路桥墩的大体积混凝土施工中，由于混凝土的用量较大，水泥水化产生的热量在内部积聚，而混凝土表面散热较快，从而形成较大的内外温差。

当温差超过一定限度时，就会产生温度裂缝。

为了有效地控制大体积混凝土的温度裂缝，首先需要合理选择原材料。

水泥应选用水化热较低的品种，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。

这样可以减少水泥水化过程中释放的热量。

骨料应选用级配良好、粒径较大的粗骨料和中砂，以减少水泥用量和混凝土的收缩。

同时，在混凝土中掺入适量的粉煤灰、矿渣粉等掺和料，可以降低混凝土的水化热，提高混凝土的和易性和耐久性。

在配合比设计方面，应通过试验确定最优的配合比，既要满足混凝土的强度要求，又要尽量降低水泥用量和水胶比。

同时，可以考虑添加缓凝剂、减水剂等外加剂，以延缓混凝土的凝结时间，减少水化热的集中释放。

混凝土的浇筑过程也是温控的重要环节。

浇筑时应分层分段进行，每层厚度不宜过大，以利于混凝土内部热量的散发。

同时，要控制浇筑速度，避免混凝土堆积过高，导致内部温度过高。

在浇筑过程中，可以采用振捣棒进行振捣，确保混凝土密实，但要避免过振，以免造成混凝土离析。

混凝土浇筑完成后，及时进行养护是控制温度裂缝的关键措施。

养护的目的是保持混凝土表面湿润，减少混凝土表面的水分蒸发，从而降低混凝土的内外温差。

养护方法可以采用覆盖塑料薄膜、草帘、麻袋等保湿材料，并定期浇水养护。

养护时间应根据混凝土的类型和环境条件确定，一般不少于 14 天。

大体积混凝土导热系数反演分析赵玉青;邱攀;邢振贤;王静【摘要】大体积混凝土的温度场计算一直是坝工混凝土设计和研究的重点.在分析坝体混凝土温度场时,不仅需要坝区的气温、水温资料,还需要知道坝体混凝土的热力学参数.介绍了大体积混凝土导热系数的反演分析原理和方法.结合江垭混凝土重力坝原型温度资料,利用最小二乘法原理建立数学模型,计算出该大坝大体积混凝土的导热系数.计算结果和实验室数据很接近,表明反演分析方法是可信的.利用反演分析得到的导热系数,一方面可对已建工程进行实际安全度的评价；另一方面能对在建工程的设计、施工进行优化.具有一定的科学价值和广泛的应用前景.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2011(042)013【总页数】3页(P61-63)【关键词】大体积混凝土;导热系数;反演分析;最小二乘法;监测资料【作者】赵玉青;邱攀;邢振贤;王静【作者单位】华北水利水电学院土木与交通学院,河南郑州450011;华北水利水电学院土木与交通学院,河南郑州450011;华北水利水电学院土木与交通学院,河南郑州450011;华北水利水电学院土木与交通学院,河南郑州450011【正文语种】中文【中图分类】TV431关于大体积混凝土，目前国内外尚无一个统一的规定。

现在的新观点认为所谓大体积混凝土是指结构尺寸大到必须采取相应技术措施，妥善处理内外温度差值，合理解决温度应力的混凝土，一般在水工建筑物里较为常见［1］。

大体积混凝土的温度场，一直是坝工混凝土设计和研究的重点［2］。

在分析坝体混凝土温度场时，不仅需要坝区的气温、水温资料，还需要知道坝体混凝土的导热系数。

对于重要的混凝土工程，导热系数一般都是由温度实测资料求得，即通过在工程施工中埋设的混凝土温度计，收集混凝土温度观测资料，并依据原位资料反演分析求得混凝土的导热系数。

常规的分析方法是根据假定的参数计算混凝土内部温度值，反演分析则是根据内部测点的温度值推求热学参数和边界参数。

大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析共3篇大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析1混凝土温度应力仿真分析与反分析混凝土结构是一种广泛应用的建筑材料，在工程领域中具有众多的优点，如耐久性和可靠性等。

在混凝土结构的设计和施工过程中，由于温度变化和荷载变化等因素的影响，混凝土结构受到应力的影响，其出现裂缝和变形等问题，影响混凝土结构的性能和使用寿命。

因此，混凝土结构的温度应力仿真分析和反分析对优化混凝土结构的设计和预测其受力性能具有重要意义。

本文将就混凝土温度应力仿真分析和反分析展开探讨。

一、大体积混凝土温度应力仿真分析（一）混凝土的应力分析理论混凝土是典型的非线性材料，其力学性能具有不确定性和复杂性。

在混凝土力学分析中，存在一些理论模型，如弹性模型、弹塑性模型、非线性弹性模型和本构模型等。

其中，本构模型是混凝土的典型力学模型，它能够更加精确地描述混凝土的力学性能。

本构模型主要包括两类：弹塑性本构模型和本构方程模型。

前者适用于已知加载路径的情况下，针对该加载路径进行应力-应变关系的力学分析。

而后者主要是根据经验公式或试验数据直接计算出混凝土的应力-应变关系。

（二）混凝土温度应力分析混凝土结构受到温度变化和荷载变化等因素的影响，在裂缝和变形等问题时，其受力性能会发生改变。

其中，温度是混凝土结构中的重要因素之一，它对混凝土结构的动态特性、热应力和循环性能等方面均有着显著的影响。

在混凝土温度应力分析中，需要考虑以下几个因素：1. 混凝土的热膨胀系数：混凝土在受到高温影响时，热膨胀系数会发生变化，从而影响混凝土的受力性能。

2. 热应力：热应力是指由于温度差异所引起的不均匀热膨胀而产生的应力。

3. 温度变化：温度变化会影响混凝土的受力性能和损坏机理，温度变化越大，混凝土内部的应力也会越大。

（三）混凝土温度应力仿真软件目前，混凝土温度应力仿真软件引入了有限元分析和计算流体力学等技术，既可以针对整个混凝土结构进行温度应力仿真分析，也可以对混凝土结构的某一部分进行局部分析。

混凝土材料的热力学性能研究一、引言混凝土材料作为建筑行业中广泛应用的材料，其热力学性能对于建筑物的耐久性、安全性、舒适度等方面具有重要影响。

因此，对混凝土材料的热力学性能进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、混凝土材料的热力学性能1. 热传导混凝土材料的热传导性能是指混凝土材料在温度梯度下传热的能力。

混凝土材料的热传导系数与其密度、水灰比、气孔率等因素有关。

一般来说，混凝土材料的热传导系数越小，其保温性能越好。

2. 热膨胀混凝土材料的热膨胀性能是指混凝土材料在温度变化下体积扩张或收缩的能力。

混凝土材料的热膨胀系数与其水灰比、气孔率等因素有关。

一般来说，混凝土材料的热膨胀系数越小，其变形能力越小。

3. 热稳定性混凝土材料的热稳定性是指混凝土材料在高温下的稳定性能。

混凝土材料的热稳定性与其颗粒组成、水化程度等因素有关。

一般来说，混凝土材料的热稳定性越好，其在高温环境下的性能越稳定。

三、混凝土材料的热力学性能测试方法1. 热传导测试热传导测试是通过测量混凝土材料在温度梯度下的传热速率来确定其热传导系数。

常用的测试方法包括热板法、热流计法、热线法等。

2. 热膨胀测试热膨胀测试是通过测量混凝土材料在温度变化下的体积变化来确定其热膨胀系数。

常用的测试方法包括热膨胀仪法、热重分析法等。

3. 热稳定性测试热稳定性测试是通过将混凝土材料置于高温环境下，观察其性能变化情况来确定其热稳定性。

常用的测试方法包括高温试验箱法、热重分析法等。

四、混凝土材料的热力学性能影响因素1. 水灰比混凝土材料的水灰比是指混凝土中水的质量与水泥的质量之比。

水灰比的增大会导致混凝土材料的热传导系数和热膨胀系数增大，热稳定性降低。

2. 骨料类型和颗粒大小混凝土材料中的骨料类型和颗粒大小对其热传导系数和热膨胀系数有着重要影响。

粗颗粒骨料的混凝土材料热传导系数和热膨胀系数较小，而细颗粒骨料的混凝土材料热传导系数和热膨胀系数较大。

3. 气孔率混凝土材料中的气孔率对其热传导系数和热膨胀系数有着重要影响。

高原铁路桥墩大体积混凝土温度场及温度应力分析高原铁路桥墩大体积混凝土温度场及温度应力分析摘要：高原地区温度变化幅度大，铁路桥墩作为承受列车荷载的重要承重构件，其温度场及温度应力分析是保证其结构安全性的关键之一。

本文以某高原地区铁路桥墩为研究对象，通过数值模拟方法分析了其大体积混凝土温度场及温度应力分布规律，并对结果进行了讨论和总结。

1.引言高原地区地势高，气候特殊，温度变化较为剧烈。

在高原地区建设铁路桥梁时，桥墩的结构安全性是一个重要的问题。

桥墩作为承受列车荷载的承重构件，在温度变化时会产生温度应力，从而影响桥墩的稳定性。

因此，对于高原地区铁路桥墩的温度场及温度应力进行深入的研究具有重要的实际意义。

2.混凝土温度场分析2.1 桥墩温度场形成机制桥墩在高原地区受到大气温度、太阳辐射、周围环境等多种因素的影响，因此在不同的季节、时间段内会表现出不同的温度场分布。

在白天，桥墩受到太阳直射，受热较为明显，温度较高；而在夜晚，则会因为辐射散热而降低温度。

此外，高原地区温度变化剧烈，早晚温差大，这也会对桥墩的温度场形成产生影响。

2.2 数值模拟方法为了研究桥墩的温度场分布，本文采用数值模拟方法，结合有限元分析软件对桥墩进行模拟。

首先，根据桥墩的实际尺寸和材料参数，建立了桥墩的有限元模型；然后，根据高原地区的气象数据，设置了不同季节、时间段内的温度边界条件；最后，利用有限元软件计算了桥墩的温度场分布。

3.温度应力分析3.1 温度应力形成机制桥墩在温度变化过程中会出现热胀冷缩现象，不同部位的温度应力也会有所不同。

具体来说，桥墩的上部受到直接太阳辐射的影响较大，温度变化剧烈，因此上部的温度应力较大；而下部由于周围环境影响较小，温度变化相对较小，温度应力也较小。

3.2 主要影响因素高原地区的气候和环境因素是影响桥墩温度应力的重要因素。

其中，气温、太阳辐射、风速、气压等因素都会对桥墩的温度应力产生影响。

此外，桥墩的材料参数、结构形式、结构尺寸等也会对温度应力产生一定的影响。

铁路工程大体积混凝土的水化热及裂缝控制发布时间：2021-05-06T16:12:00.637Z 来源：《建筑实践》2021第3期作者：陈雨[导读] 为了构建完善的铁路交通运输体系，进而在保障人们出行便利和安全性的同时陈雨中铁十九局集团第六工程有限公司江苏省淮安市223001摘要：为了构建完善的铁路交通运输体系，进而在保障人们出行便利和安全性的同时，推动城市经济的进一步发展，就需要高度重视铁路工程的施工质量。

大体积混凝土施工乃是铁路工程建设中一项较为重要的内容，但是这种施工技术极易受到水化热的影响而产生温度裂缝，这样不仅会对降低大体积混凝土的施工质量，同时还会阻碍到铁路工程的正常使用，从而促使铁路工程的经济效益和社会效益无法得到显著提升。

基于此，本文将对铁路工程大体积混凝土的水化热及裂缝控制进行详细的分析，以供相关从业人员参考。

关键词：铁路工程；大体积混凝土；水化热；裂缝控制近些年来，铁路工程建设中经常会发生墩身承台和现浇梁结构开裂现象，造成这种情况发生的主要原因是由于大体积混凝土施工中水泥用量较多，水泥水化热以后会导致混凝土内部温度快速上升，而混凝土自身又不具备较强的导热性能，这样就会促使混凝土由于内外温差过大而产生温度裂缝，这些裂缝的出现不仅会影响到混凝土结构的安全性和耐久性，同时也会缩短铁路工程的使用寿命。

为此，相关施工人员应该在充分明确大体积混凝土水化热影响因素的前提下，采取合适的控制措施来降低裂缝危害，这样才能为铁路工程的可持续发展奠定坚实基础。

1、水化热的影响因素分析1.1 水泥的具体使用种类、细度及用量研究铁路工程施工中所采用的水泥种类在很大程度上会影响到大体积混凝土的绝热温升。

水泥本身是由多种矿物质组合而成，其种类不同所采用的矿物质也就不相同，一般而言，水泥中所含有的C3A 和 C3S 量若是较高，就会导致其早期水化速度加快，并促使水化热产生量增多。

在对普通硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、掺 20% 粉煤灰水泥的混凝土水化热影响进行研究后可知，能够有效降低大体积混凝土绝热温升的乃是使用低热硅酸盐水泥，同时其也可以尽可能的延长混凝土中心高温的达成时间。

混凝土材料的热力学性能研究一、引言混凝土是一种广泛使用的建筑材料，其优良的力学性能和良好的耐久性能使其得到了广泛的应用。

然而，混凝土材料的热力学性能也是很重要的一个方面，它对混凝土的使用寿命、耐久性和安全性都有着重要的影响。

因此，研究混凝土材料的热力学性能非常必要。

二、混凝土材料的热力学性能热力学性能是指混凝土在受热或受冷过程中的性能变化。

主要包括热膨胀系数、热导率、热容量等指标。

1. 热膨胀系数混凝土的热膨胀系数是指混凝土在温度变化时的膨胀系数。

一般情况下，混凝土的热膨胀系数随着温度的升高而增大。

同时，混凝土的热膨胀系数受到水胶比、骨料种类、骨料粒度等因素的影响。

2. 热导率混凝土的热导率是指混凝土在温度变化时的热传导系数。

一般情况下，混凝土的热导率随着温度的升高而增大。

同时，混凝土的热导率受到水胶比、骨料种类、骨料粒度等因素的影响。

3. 热容量混凝土的热容量是指混凝土单位质量在温度变化时所吸收的热量。

一般情况下，混凝土的热容量随着温度的升高而增大。

同时，混凝土的热容量受到水胶比、骨料种类、骨料粒度等因素的影响。

三、混凝土材料的热力学性能测试方法为了研究混凝土材料的热力学性能，需要进行相应的测试。

下面介绍几种常用的测试方法。

1. 热膨胀试验热膨胀试验是通过测量混凝土在不同温度下的膨胀系数来研究混凝土的热膨胀性能。

常用的热膨胀试验设备有热膨胀仪、热膨胀计等。

2. 热导率试验热导率试验是通过测量混凝土在不同温度下的热传导系数来研究混凝土的热导率性能。

常用的热导率试验设备有热导率计、热流计等。

3. 热容量试验热容量试验是通过测量混凝土在不同温度下吸收的热量来研究混凝土的热容量性能。

常用的热容量试验设备有热流计、热容量计等。

四、混凝土材料热力学性能研究案例以某混凝土材料为对象，对其热膨胀系数、热导率、热容量进行测试。

1. 热膨胀试验采用热膨胀仪对混凝土材料进行热膨胀试验。

测试结果表明，混凝土在温度为20℃时的膨胀系数为8.6×10-6/℃，在温度为60℃时的膨胀系数为11.2×10-6/℃。

混凝土热学参数反问题求解的遗传算法
朱岳明;王弘;闪黎
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2004(035)011
【摘要】就确定混凝土热学特性诸个参数的问题,特别是就至今仍然没有专用设备仪器试验确定混凝土表面在不同物盖条件下的热交换系数问题,采用基于简单的常温条件下的混凝土立方体非绝热温升试验,并联用非稳定温度场求解的有限单元法仿真计算技术和反问题优化求解的遗传算法,以辨别和确定包括热交换系数、绝热温升和绝热温升规律系数在内的所有混凝土热学特性参数.遗传算法的原理是来源于达尔文的生物进化论.算例表明,该法具有简单通用、参数辨识能力强、适应性好和迭代收敛较快等特点,具有较高的工程应用推广价值.
【总页数】3页(P55-57)
【作者】朱岳明;王弘;闪黎
【作者单位】河海大学,水利水电工程学院,江苏,南京,210098;河海大学,水利水电工程学院,江苏,南京,210098;淮河水利委员会,建设管理局,安徽,蚌埠,233001
【正文语种】中文
【中图分类】TB115
【相关文献】
1.基于遗传算法的混凝土热学参数反分析与反馈研究 [J], 王振红;朱岳明;李飞
2.反分析混凝土温度热学参数的遗传算法 [J], 陆魁忠;向爱珍
3.融合遗传算法与改进响应面技术的混凝土热学参数反分析 [J], 何伟; 袁亚芳; 白冰; 王湘
4.基于均匀设计及BP神经网络的大体积混凝土热学参数反分析 [J], 张玉平;马超;李传习;高树威
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目录1 前言 (1)1.1大体积混凝土研究现状及存在的问题 (1)1.2本文研究的内容及意义 (2)2大体积混凝土裂缝成因分析与施工技术研究 (3)2.1裂缝与裂缝控制的概念及分类 (3)2.2大体积混凝土裂缝的成因 (3)2.2.1混凝土本身的影响 (3)2.2.2其他因素的影响 (4)2.3大体积混凝土施工方案和施工技术研究 (5)2.3.1大体积混凝土的设计构造要求 (5)2.3.2混凝土配合比及其材料 (6)2.4混凝土的浇筑与养护 (7)2.4.1混凝土的浇筑 (7)2.4.2混凝土的养护 (7)2.4.3混凝土浇筑块体表面保温层的计算方法 (8)2.4.4大体积混凝土浇筑的其它规定 (9)2.5本章小结 (9)3混凝土结构温度收缩裂缝控制理论 (11)3.1计算温度应力的基本假定 (11)3.2混凝土的基本物理力学性能 (11)3.2.1混凝土各龄期的收缩及收缩当量温差 (11)3.2.2混凝土的弹性模量 (12)3.2.3混凝土极限拉伸值 (12)3.2.4大体积混凝土的应力松弛系数 (13)3.3混凝土温度的计算 (13)3.3.1混凝土的绝热温升计算 (14)3.3.3混凝土表面温度的估算 (15)3.3.4混凝土内外温差计算 (15)3.4大体积混凝土温度应力计算及裂缝控制条件 (16)3.4.1自约束拉应力的计算 (16)3.4.2外约束拉应力计算 (16)3.4.3控制温度裂缝的条件 (17)3.5本章小结 (17)4大体积混凝土施工实例一 (18)4.1工程概况 (18)4.2施工方案 (18)4.2.1原材料 (18)4.2.2混凝土的搅拌、运输及准备 (18)4.2.3混凝土浇筑 (18)4.2.4大体积混凝土的振捣 (18)4.3大体积混凝土质量控制 (19)4.3.1混凝土裂缝控制措施 (19)4.3.2混凝土试块留置及养护 (24)4.4混凝土质量保证及成品保护措施 (25)4.4.1混凝土质量保证措施 (25)4.4.2成品保护措施 (25)4.4.3安全文明施工措施 (25)5大体积混凝土施工实例二 (27)5.1工程概况 (27)5.2大体积混凝土原材料和外加剂的选用 (27)5.3混凝土配合比设计 (27)5.4底板大体积混凝土质量控制措施 (28)5.4.1大体积混凝土质量标准 (28)5.4.2混凝土拌制及运输 (29)5.4.4混凝土养护 (30)5.4.5混凝土的振捣 (31)5.4.6成品保护及试块制作和管理 (31)5.5冬期施工混凝土质量保证措施 (32)5.6大体积混凝土测温 (32)6结论与展望 (34)6.1结论 (34)6.2展望 (35)致谢 (36)参考文献 (37)1 前言1.1大体积混凝土研究现状及存在的问题随着中国经济的快速发展，我国的建筑行业也取得了辉煌的成就。