某特大桥梁锚锭大体积砼温度场有限元分析

论文摘要

大体积混凝土结构在浇筑过程中,由于受到内外温度变化的影响,从而导致混凝土体内或表面形成裂缝。掌握和了解建筑物的温度场和应力场情况具有重要意义,对大体积混凝土温度场和温度应力场进行仿真分析,就显得十分必要。本文从混凝土水化温度场及相关计算方法论证入手,选择工程项目,本文锚锭形式采用重力式锚锭,属于大体积混凝土。大体积混凝土的温度场和应力场温度裂缝有效控制的前提是准确预测。本文基于热传导原理分析了大体积混凝土的温度场和应力场,得到了大体积混凝土温度应力的主要影响因素。并且在总结已有温控防裂成果的基础上从混凝土的原材料、配合比、外加剂、施工工艺等宏观方面以及混凝土的微观结构方面研究大体积混凝土的温度应力、开裂原因和裂缝控制措施。综合考虑了温度应力与混凝土的千缩、自收缩、温度收缩和塑性收缩所产生的应力叠加对混凝土开裂的影响,提出大体积混凝土裂缝控制的基本原则。本文详细阐述了大体积混凝土温度场和温度应力的有限元计算方法;通过介绍ANSYS软件中仿真分析大体积混凝土温控问题的基本原理和过程,并在此基础上应用ANSYS对大体积混凝土锚锭的浇筑做了仿真分析,计算时主要考虑水泥水化热、分层浇筑等因素。在对锚锭作有限元分析时,借助大型通用有限元软件ANSYS,建立了它的有限元模型。结果分析时,对锚锭在各个载荷工况下进行了温度以及应力计算。最后,通过对计算结果的分析,得出了一些结论,并提出了一些参考性的建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 大体积混凝土的定义
• 1.3 大体积混凝土的基本特点
• 1.4 大体积混凝土温控研究现状
• 1.5 悬索桥锚锭系统的基本构造
• 1.6 本文的主要内容及意义
• 第二章 大体积混凝土温度裂缝分析
• 2.1 大体积混凝土裂缝概述
• 2.1.1 裂缝的产生及形式
• 2.2 大体积混凝土温度裂缝产生机理及影响因素
• 2.2.1 水泥水化热
• 2.2.2 外部气温的影响
• 2.2.3 约束条件的影响
• 2.2.4 收缩变形的影响
• 第三章 大体积混凝土温度场及温度应力分析
• 3.1 大体积混凝土温度场的基本规律
• 3.2 热传导方程
• 3.2.1 热传导方程
• 3.2.2 热传导方程的初始条件和边界条件
• 3.2.3 混凝土温度场的求解方法
• 3.2.4 混凝土的绝热温升
• 3.3 大体积混凝土温度应力分析
• 3.3.1 温度应力的基本概念
• 3.3.2 温度应力的发展过程
• 3.3.3 温度应力的类型
• 第四章 温度场及温度应力场的有限元分析
• 4.1 温度场的有限元计算
• 4.1.1 变分原理
• 4.1.2 不稳定温度场的有限元计算
• 4.2 温度应力场的有限元计算
• 4.3 ANSYS热分析有限元理论
• 4.3.1 ANSYS热分析功能简介
• 4.3.2 ANSYS瞬态热分析理论
• 第五章 工程实例分析
• 5.1 工程简介
• 5.1.1 工程基本概况
• 5.1.2 大体积混凝土锚锭基本计算资料
• 5.2 模型的建立、求解、及所得温度场分布曲线图
• 5.3 分析结果
• 5.4 影响大体积混凝土温度场的主要因素
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献