桥台大体积混凝土温度应力分析与控制

桥台大体积混凝土温度应力分析与控制

论文摘要

大体积混凝土在水利水电工程中应用广泛,在现代建筑中占有重要地位,例如大体积混凝土桩承台、地下室长墙、地下管隧道等。大体积混凝土由于一般具有以下特征:抗拉变形小、体积大、水泥的水化热产生较大的拉应力、通常不配置钢筋、拉应力由混凝土承受等。由于混凝土抗拉强度很低,容易导致微裂缝,若裂缝过大将会导致结构的不稳定,影响结构功能的发挥,因此研究大体积混凝土早期温度应力场有着重要的作用。本论文以“深圳港西部港区疏港道路工程混凝土结构全寿命保障的对策研究”项目中的U匝道桥桥台为背景,通过一个混凝土的室内试验测得的温度场,反分析木模板表面散热系数,并比较了优化前后的温度场数据;利用反分析出来的木模板表面散热系数数值模拟U桥台温度场、温度应力场,将模拟的温度场与实测的温度场做比较,判断数据的合理性,估算混凝土材料抗拉强度,进行开裂分析。论文利用对桥台温度场、温度应力场分析过程中所用到的ANSYS Parametric Design Language(APDL),对APDL进行修改整理,利用ANSYS的二次开发功能,在ANSYS的平台上开发出专用于计算大体积混凝土温度裂缝控制的程序。通过本论文开发的程序,用户可以用向导式的建模方式完成大体积混凝土温度场、温度应力场及开裂风险分析。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题来源及背景
  • 1.2 研究的目的和意义
  • 1.3 国内外研究及分析
  • 1.4 本文研究内容
  • 第2章 木模板表面散热系数反分析
  • 2.1 混凝土热学原理
  • 2.1.1 混凝土热学性能参数
  • 2.1.2 热传导方程及边值条件
  • 2.1.3 非稳定温度场有限元分析
  • 2.2 反分析模型的建立
  • 2.2.1 反分析问题描述
  • 2.2.2 利用零阶法建立目标函数
  • 2.3 工程实例
  • 2.3.1 工程背景
  • 2.3.2 混凝土配合比
  • 2.3.3 布点位置
  • 2.3.4 热分析参数
  • 2.3.5 木模板表面散热系数识别
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 桥台温度场和温度应力计算
  • 3.1 混凝土的力学原理
  • 3.1.1 混凝土力学性能
  • 3.1.2 温度应力有限元计算单元
  • 3.2 混凝土的热-结构耦合分析
  • 3.2.1 热-结构耦合分析
  • 3.3 徐变作用下的温度应力
  • 3.3.1 等效龄期法和抗拉强度发展公式
  • 3.3.2 等效徐变法
  • 3.3.3 松弛系数法
  • 3.4 开裂风险判断
  • 3.5 桥台现场测温
  • 3.5.1 项目背景
  • 3.5.2 混凝土材料
  • 3.5.3 温度传感器布置
  • 3.5.4 环境温度
  • 3.5.5 混凝土内测点温度
  • 3.6 桥台温度场分析
  • 3.6.1 热分析相关参数及公式
  • 3.6.2 绝热温升公式
  • 3.6.3 温度场分析结果
  • 3.7 桥台温度应力分析
  • 3.7.1 应力计算相关参数
  • 3.7.2 混凝土材料抗拉强度计算
  • 3.7.3 温度应力分析结果
  • 3.8 本章小结
  • 第4章 ANSYS软件的二次开发
  • 4.1 有限元建模的可视化
  • 4.2 有限元参数化建模方法
  • 4.3 ANSYS软件二次开发技术
  • 4.3.1 参数化程序设计语言(APDL)
  • 4.3.2 界面设计语言(UIDL)
  • 4.4 温度裂缝程序开发
  • 4.4.1 温度裂缝程序开发
  • 4.4.2 计算模型的建立
  • 4.4.3 模型分析及分析结果
  • 4.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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