天津津塔大体积混凝土底板温度场测试和仿真模拟

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
  • 相关论文文献

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