浅析大体积混凝土承台水化热.doc

浅析大体积混凝土承台水化热.doc浅析大体积混凝土承台水化热摘要:大体积混凝土由于水化热作用,在浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段,在这些阶段中,随着温度的变化混凝土会发生体积收缩,当混凝土体积收缩受到约束就会产牛拉应力,如果该拉应力超过混凝土的抗拉强度,混凝土就会开裂。关键词:大体积混凝土温度应力温度场中图分类号:TV544+91文献标识码:A1绪论混凝土水化热温度场和应力场是一个很复杂的问题,涉及多个领域。混凝土浇注以后,由于水化热的散发与对流边界条件和浇注时差相关,温度应力场的变化与混凝土弹性模量以及微观结构的变化是同步发展的,所以在早期混凝土温度及应力计算中,必须考虑放热量、浇注条件及混凝土弹性模量与密度的变化规律。混凝土结构温度场分析的关键是绝热温升模型,朱伯芳通过绝热温升的试验研究,提出了温度对水泥水化反应速率影响的绝热温升表达式;凌盛道等在此基础上,从化学反应动力学原理出发,提出了考虑温度和化学反应物浓度对水泥水化反应速率影响的水泥水化反应放热模型。本文在上述研究的基础上,同时综合考虑温度、混凝土材料特性、混凝土早期强度的形成、混凝土水泥水化热和对流边界条件的时间效应及浇注时差等因索,分析水化热温度场时效计算模式;在对箱梁水化热温度场监测的基础上,运用有限元分析软件建立承台实体模型对承台进行了温度场和应力场分析。2水化热有限元分析水化热分析可分为热传导分析与热应力分析。热传导分析主要计算水泥的水化过程中发热、传导、对流等引起的随时间变化的节点温度。将节点温度作为荷载加载后,计算随时间变化的应力称为热应力分析。一般来说,通用有限元程序非稳态温度场计算的原理和方法都是一致的,现简介如下:某瞬时物体内部各点的温度分布称为该物体的温度场,数学表达式为T=f(x,Y,z,r)由于水化热作用,处在施工阶段的实体混凝土承台的温度场属于非稳态温度场。水化热作用下,热传导方程为:式中:T为物体的瞬态温度(°C);刁、y和刁为空间笛卡尔坐标(ni);&为导温系数a=/cp;导热系数(kJ/m・h・°C);p为材料的密度(kg/m3);c为材料的比热容(kJ/kg•°C);为混凝土的绝热温升(°C)。初始条件有两种情况,一是,当二0时,温度场是坐标的已知函数:T(x,y,z,0)=(z,y,z)另一种是,当=0时,初始的温度分布是常数,即T=f(x,y,z,0)==const边界条件通常有三种。第一类边界条件混凝土表面温度T是时间的已知函数,即T()=f()(5)第二类边界条件混凝土表面的热流量是时间的已知函数,即式中:n为表面外法线方向。若表面是绝热的,则有=0第三类边界条件当混凝土与空气接触时,假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度T和气温之差成正比,即式中:为表面放热系数(kj/m2-h-°C)o当表面放热系数趋于无限时,,即转化为第一类边界条件。当表血放热系数二0时,乂转化为绝热条件。第三类边界条件表示了固体与流体(如空气)接触时的传热条件。,其中正桥3293米。,单个承台混凝土总方量约为1805m3,设计强度等级为C35。1气象资料该地区属亚热带湿润季风气候,四季分明,雨量充沛、气候温和湿润,°C-°C,