天津津塔大体积混凝土底板温度场测试和仿真模拟

论文摘要

高层建筑工程的大体积混凝土基础,由于结构较为笨重厚实、施工技术要求高、混凝土量大以及施工时浇注时间长等特点,如果控制不当,就有可能出现不同程度的施工裂缝和温度裂缝。大体积混凝土的温度控制,是水利工程和土木工程界普遍关注的问题。通过模型试验和有限元计算来分析大体积混凝土结构的温度场变化,是许多重要工程为避免裂缝常常采用的技术手段。本文结合天津津塔工程实例,采用试验研究、理论分析和ANSYS仿真分析的方法,开展了以下的工作:1.测定了实际施工材料的热学性能和力学性能参数,包括水泥的水化热、混凝土的绝热温升曲线、混凝土的强度和弹性模量等。2.在施工现场浇注了一个4.5m×4.5m×4m的模型,内部埋设了32支温度计和13支混凝土应变计,通过60天的现场监测,研究了温度场的变化规律和关键部位的混凝土应变变化规律;3.采用ANSYS有限元程序,对试验模型的温度场变化进行了仿真模拟分析,研究了考虑保温措施和不考虑保温措施两种情况的温度场变化规律。4.把模型监测结果和有限元计算分析结果进行了对比分析。结果表明,温度场的模拟分析与实测结果具有较好的一致性;对试验模型采取保温措施时,温度降低缓慢,混凝土表面温度梯度小;不采取保温措施时,温度降低快,混凝土表面温度梯度大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 学科分述
• 1.2.1 大体积混凝土的定义
• 1.2.2 大体积混凝土的特点
• 1.2.3 ANSYS软件
• 1.3 国内外研究情况
• 1.4 本章小结
• 第二章 混凝土温度场求解原理和方法
• 2.1 混凝土温度场求解原理
• 2.1.1 热传导方程
• 2.1.2 初始条件和边界条件
• 2.1.3 瞬态温度场的有限元计算方法
• 2.1.4 混凝土的绝热温升和水化热模型
• 2.2 ANSYS热分析模块
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 基本原理
• 2.2.3 知识要点
• 第三章 天津津塔大体积混凝土底板模型试验
• 3.1 工程背景
• 3.2 研究思路与试验方案
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 试验概况
• 3.3 混凝土性能测试
• 3.3.1 水泥水化热
• 3.3.2 混凝土绝热温升
• 3.3.3 力学性能试验
• 3.4 温度应变监测概况
• 3.4.1 监测概况
• 3.4.2 监测设备
• 3.4.3 传感器布置
• 3.5 监测结果及分析
• 3.5.1 温度监测结果及分析
• 3.5.2 应变监测结果及分析
• 3.5.3 监测结果综合分析
• 第四章 温度场仿真模拟分析
• 4.1 有限元模型参数的选取
• 4.1.1 单元的选择
• 4.1.2 基本假定
• 4.1.3 模型尺寸
• 4.1.4 材料参数
• 4.2 温度场的计算研究
• 4.2.1 有限元模型的建立
• 4.2.2 施加初始条件和边界条件
• 4.2.3 温度场计算
• 4.2.4 计算结果
• 4.2.5 计算结果的输出
• 4.2.6 温度梯度分析
• 4.3 无保温措施时的温度变化
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文的工作总结
• 5.2 需要进一步解决的问题
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢