箱梁水化热分析
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工程建设混凝土水化热控制分析【摘要】自从八十年代以来,我国各种建筑混凝土都得到了迅速的发展,通过自己开发和引进新技术等等方式方法,我国已经建立起了很多种混凝土生产的方式,其中,有一部分的材料性能都已经接近或者达到了国际先进的水平,工程建设的混凝土已经成为了建筑产品一项十分重要的功能,并且关系到了建筑物使用的价值、卫生的条件、使用的条件以及使用的寿命等等,对人们工作生活、生产生活的质量产生了影响,对于保证我国工程建设质量一直都具有十分重要的地位。
伴随着我国社会生活条件不断得到了改善,人们对自己生活的质量越来越重视,在混凝土条件方面的要求也不断地增加。
近些年来,伴随着我国的社会科技不断发展,人们已经越来越重视自身生活的质量,在建筑混凝土上面的要求也越来越高。
本文中,笔者就对工程建设混凝土水热化控制进行浅谈。
【关键词】工程建设;混凝土;水热化;控制1 前言在整个社会已经广泛关注生态和环境的当今社会,我们更加应该要将工程建设混凝土这一个大旗举起,走在整个社会进行节能减排这一个生态所设计队伍的最前列,工程建设混凝土一直是人类进行不断探索永恒的主题,工程建设混凝土一直都是人类实现自身可持续发展战略重要的一个环节,更加是建筑文化的一个子系统,可持续发展观作为工程建设混凝土最为基本的一个理念,全球的环境问题凸现以及全球绿色文化的不断兴起,这二者是工程建设混凝土概念得以提出重要的一个背景,伴随着人们对于环境问题更加关心,我们不得不把消费型的社会转变成为一个考虑可持续发展和地球环境产品生产的社会,工程建设混凝土的主要思路就是把舒适安全的地球环境和建筑环境都一直保持到未来这样的一个设计的思想,工程建设混凝土已经成为了保持可持续发展建筑应该具备的一种安全理念,下面,笔者就对工程建设混凝土水热化控制进行浅谈。
2 混凝土水化热产生的危害在混凝土硬化过程中,混凝土建筑物将会受到各种温度、湿度或其他原因而引起的变形,造成裂缝的产生。
混凝土水化热温度试验作者:王亮贾晨霞来源:《中国科技博览》2014年第05期摘要:本文分析了温度应力对混凝土箱梁开裂的影响。
通过对混凝土水化热温度的实测与模拟计算对比分析,得出箱梁截面的温度分布和其随时间变化的规律及特点,并提出了避免这种开裂的建议及防止病害发生的对策措施。
关键词:混凝土箱梁;水化热;温度裂缝中图分类号: U448.213 文献标识码:A近几年来在桥梁工程建造过程中,部分桥梁结构在混凝土拆模后或拆模后几天内发现较多裂缝。
资料表明,水化热引起的混凝土温度梯度产生的应力足以使箱梁表面产生裂缝。
水泥在水化过程中释放大量的热量,由于混凝土的导热性能较差,造成混凝土表面与混凝土截面核心之间,混凝土内外表面之间存在一定温差,从而导致温度应变差,也就存在温度拉应力。
所以,温度裂缝不仅在大体积混凝土结构中,而且在混凝土箱梁结构中也不可忽视,有必要深入研究箱梁水化热温度的发展规律。
本文通过对混凝土水化热温度的实测与模拟计算对比分析,得出箱梁截面的温度分布和其随时间变化的规律及特点,并提出了避免这种崩裂的建议及防止病害发生的对策措施。
1.桥梁大体积混凝土温度裂缝产生的机理箱形梁混凝土的水化热温度发展规律与大体积混凝土结构相似,且水化热温度更高。
箱形梁局部尺寸虽然较大但从施工角度和从保证梁体质量考虑不宜设冷却管等水工结构物常用的降温措施,这也使箱梁混凝土水化热温度的峰值高于大坝的水化热温度。
另外,箱梁混凝土等级较高,水泥用量大,箱梁内部空间空气流通不畅等也是混凝土温度较高的原因。
Fritz Leonhardt 曾提到:在箱形桥梁和肋板桥梁的顶面和下缘之间温差可达到27℃~33℃,预应力混凝土箱形桥梁大都因温差应力而损坏。
随着预应力混凝土箱梁桥的跨度增大,温度应力可以达到甚至超过由活载引起的应力,温度对混凝土结构的影响已越来越引起工程界的广泛重视。
2.工程概况本工程为云南某跨越龙江而设计的大桥,全桥由三联组成:主桥为(58+102.25+63)m连续刚构桥。
箱梁桥基础应力的研究—水化热方面的分析的开题报告一、选题背景和意义箱梁桥是公路、铁路等设施中常见的桥梁类型,其结构具有承载能力高、刚度强、施工便利等优点。
但同时,箱梁桥的建设和使用也面临着一些技术难题,其中之一就是基础设计与施工过程中的应力问题。
在实际的基础设计与施工实践中,常常会出现箱梁桥基础因应力过大而发生变形破坏的情况,这种情况往往造成巨大的经济损失和安全隐患。
因此,在箱梁桥的基础设计和施工中,对于应力的研究是非常重要的。
其中,水化热是箱梁桥基础内部应力形成的主要原因之一,其研究对于提高基础施工质量和减少结构变形具有重要意义。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是对箱梁桥基础应力方面的研究进行深入分析,重点关注水化热对应力的影响。
具体内容如下:1. 箱梁桥的结构特点和应力分析方法。
通过对箱梁桥的结构特点、荷载特点和应力分析方法进行研究,为后续的研究打下基础。
2. 水泥混凝土的水化热产生机理和影响因素。
通过对水泥混凝土水化反应的机理和影响因素进行研究,得出水化热产生的原理和机制。
3. 箱梁桥基础水化热应力的计算方法。
通过对水化热对箱梁桥基础应力的影响进行分析,提出计算水化热应力的方法。
4. 实验研究验证。
通过实验对箱梁桥基础的水化热应力进行测试,验证计算方法的可行性和精确性。
研究方法包括理论研究和实验研究相结合的方式,通过对相关文献的查阅和实验数据的分析,得出合理的结论。
三、预期成果和意义本研究的预期成果有以下几点:1. 对箱梁桥基础应力方面的研究进行深入分析,可以为相关技术人员提供参考和借鉴。
2. 研究水化热对箱梁桥基础应力的影响,提出计算方法,并通过实验进行验证,为箱梁桥基础设计和施工提供科学依据。
3. 探究箱梁桥基础应力的形成机理,可以为相关研究提供参考和借鉴,促进相关领域的学科发展。
四、研究的可行性和难点本研究的可行性主要体现在以下几个方面:1. 研究对象和实验设备的获取相对容易,研究过程可以直接进行。
箱梁水化热分析
计算步骤:
此计算算例为现浇箱梁的水化热分析,主要步骤如下:
1,单位体系设置:(力:kgf,长度:m,温度:摄氏度,热量:kcal) 2,输入一般构件的材料特性值:弹性模量、比热、热传导系数
3,建立结构模型:建立单元和边界条件
4,水化热分析控制:定义积分常数、初始温度
5,定义“环境温度函数、对流系数函数、单元对流边界”
6,定义热源函数,并分配热源
7,定义施工阶段
8,运行结构分析
9,查看分析结果
计算资料:
箱梁为C50混凝土,截面尺寸如下图,考虑1号段施工时对1号段和0号段的水化热分析。
梁段长3米。
考虑此截面为对称截面,故取截面1/2进行计算。
一,单位体系设置:
如右图:
二,定义材料特性:
选用C50混凝土,
比热0.25
热传导率:2.3
定义时间依存材料特性:
规范:韩国标准
91天抗压强度:5e7
系数:a: 4.5;b: 0.95
连接一般材料与时间依存材料
将强度发展函数连接到C50的材料特性上:时间依存材料类型>强度进展>强度发展
材料:C50>选择的材料
添加/编辑
确定
建立结构模型
1,首先建立节点:(节点号为1,2,3,4),然后通过建立单元将此4点连接成线单元,如下图
2,选择新建立的线单元扩展成板单元,如下图:
扩展类型:线单元——板单元
方向:y
任意间距:5@0.4,4@0.2,5@0.4
此即为箱梁顶板的截面。
3,在节点40至24之间建立如下线单元:为了下一步扩展出箱梁腹板截面部分板单元。
4,选择新建立的线单元扩展成板单元,如下图:扩展类型:线单元——板单元
方向:z
任意间距:6@(-0.4),5@(-0.2)
此即为箱梁腹板的截面。
5,在节点91至111之间,
建立新的线单元,为了下
一步扩展出箱梁底板截面
部分板单元。
如下图:
6, 选择新建立的线单元扩
展成板单元,如下图:
扩展类型:线单元—板单元
等间距:0.4,
dx,dy,dz:(0,0.4,0)
复制次数:5
此即为箱梁底板的截面。
7,将建立的所有的板单元扩展成两个施工的梁段:
(1)全选所有单元
(2)扩展>板单元-体单元:
目标:移动、
等间距,dx,dy,dz:(0.5,0,0)
复制次数:6次
(3)将扩展生成的单元定义结构群组:定义阶段一,并将阶段一拖放至已生成的实体单元窗口。
注意只需选择实体单元及相应节点,不需要选择移动的板单元。
(4),选择移动后的板单元,再次进行上述操作,扩展成实体单元。
然后定义结构组:阶段二。
定义边界群:(为了考虑水化热的施工分析)
1,在边界组上定义如下边界,然后分别选择拖放赋予相应单元。
边界组的定义含义如下:
“阶段1外:砼-空气”:指的是第一号施工梁阶段的砼与外部
空气的对流边界。
“阶段1内:砼-空气”:指的是第一号施工梁阶段的砼与内部
空气的对流边界。
“阶段2外:砼-空气”、“阶段2内:砼-空气”类同,
“阶段2端部砼-空气”:指的是施工2号梁段的端部砼与空气
的对流边界
1—2号段界面:指的是第1号施工梁段与第2号施工梁段之
间的界面
对称边界1和对称边界2:即取1/2模型计算所需设置对应的对称边界。
对称边界1为阶段1的梁体对称边界,对称边界2为阶段2的梁体对称边界,
固定边界:即模型力的边界条件。
2,选择相应单元,定义相应边界条件,并同时选择相应的边界组。
3,固定边界设置如下:
4,对称边界设置如下(分阶段一和阶段二分别建立边界)
输入水化热分析数据
如图
输入环境温度
输入对流系数(存在砼与钢模的对流系数或者单纯的混凝土表面与空气的对流系数)
定义对流边界(设置新窗口,两个窗口配合选取边界)
(1)“阶段1外:砼-空气”的定义:首选选取结构组“阶段一”,在定义“单元对流边界”的菜单下,选取“阶段1外:砼-空气”边界组。
选择合适的节点后,赋予此对流边界。
(2)“阶段1内:砼-空气”的定义:在定义“单元对流边界”的菜单下,选取“阶段1内:砼-空气”边界组。
选择合适的节点后,赋予此对流边界。
(3)“1—2号段界面”的定义:在定义“单元对流边界”的菜单下,选取“1—2号段界面”边界组。
选择合适的节点后,赋予此对流边界。
(4)“阶段2外:砼-空气”的定义:选取结构组“阶段二”,在定义“单元对流边界”的菜单下,选取“阶段2外:砼-空气”边界组。
选择合适的节点后,赋予此对流边界。
同上述步骤(1)。
(5)“阶段2内:砼-空气”在定义“单元对流边界”的菜单下,选取“阶段2内:砼-空气”边界组。
选择合适的节点后,赋予此对流边界。
同上述步骤
(2)。
(6)“阶段2端部砼-空气”在定义“单元对流边界”的菜单下,选取“阶段2端部砼-空气”边界组。
选择合适的节点后,赋予此对流边界。
定义热源函数并分配给箱梁实体单元
施工阶段一:
结构组:阶段一
边界组:如右图
时间:10,20,30,50,80,120,160,200,240
结构组:阶段二
边界组:如右图
时间:10,20,30,50,80,120,160,200,240
运行计算
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