大体积混凝土温度场计算中新模型应用.pdf

42 低温建筑技术 大体积混凝土温度场计算中新模型应用 薛威1’2，夏唐代1 (1．浙江大学土木系．浙江杭州310027；2．广东航盛工程有限公司，广东广州511442) 【摘要】 将一种新的考虑温度和化学反应物浓度对化学反应速率影响的混凝土水泥水化反应放热模型应 用于大体积混凝土温度场的有限元计算。数值结果揭示了混凝土的温度峰值大小以及达到峰值所需要的时间的 变化规律、分层浇筑对温度场的影响、施工时的环境温度因素等规律。 【关键词】绝热温度；大体积混凝土；有限元；温度场 【中图分类号】TU528．o 【文献标识码】 B 【文章编号】 O前言 式中，￡。为有效时间；M为模型参数；岛为化学反应速率 根据工程的实际监测资料，大体积混凝土裂缝一般出现 在混凝土浇筑后7d以内。在这段时间内由于水泥水化反应 采用文献[5]中水泥水化反应放热模型，该模型可更好地模 速率较快，混凝土核心位置将很快达到峰值，形成混凝土内 拟各种条件下实际大体积混凝土的温度变化¨o。 部和外表面的巨大温差，易形成贯穿裂缝。现在经常采用的 采用该模型时，三维非稳定温度场的热传导方程为： 大体积混凝土温度场计算方法主要有：解析法、有限差分法 (s) 和有限单元法；解析方法主要用于解决一些比较简单的一维 温度场，对二维、三维温度场的计算则以采用有限单元法为 式中，g=警一唧(…)’(㈨一苦)“ 宜。 QI，：o=0 基于以上考虑，为了能较为准确地预测实际工程中大体 式中，后。矗。J|}。分别为混凝土材料沿戈、y、；方向的热传导系 积混凝土块体中温度场的分布，本文采用一种较为合理的混 数，通常取为相同的常数。 凝土中水泥水化反应模型，并在此基础上编制有限元程序进 应满足的边界条件为： 行计算分析。 在第一类边界条件上： 为减少大体积混凝土早期温度裂缝的产生，工程上常采 r=r (4) 用分层浇筑的施工方法来降低混凝土内外温差，从而减少由 在第二类边界条件上： 于混凝土内外温度变形不均匀导致的温度裂缝，在碾压混凝 (5) 土坝中这种施工方法尤为普遍。本文通过控制各单元对系 也誊。坫等也务=石 统刚度矩阵与载荷矢量列阵的贡献模拟大体积混凝土分层 在第三类边界条件上： 浇筑施工中的温度场，并针对大体积混凝土施工中常采用的 (6) 分层分块浇筑方法，确定合理的分层浇筑间歇时间，避免混 ||}。警k+砖等～+屯警凡=五(t—D 凝土过大的内外温差造成温度裂缝，将对大体积混凝土的施 式中，r为第一类边界上给定的温度；咖为第二类边界上给定 工具有重要的指导意义。 的热流量；^为放热系数；L为第三类边界条件下外界环境 1 瞬态热传导问题有限元的一般格式 温度。初始条件为： 双曲线式、指数式