分期浇筑混凝土结合面上初始温度及发热率的确定.pdf

分期浇筑混凝土结合面上初始温度与发热率的确定 李东阳 夏 雨 张仲卿 广西大学土木建筑工程学院，南宁，530004 E-mail:lidongyang0019@ 摘要: 文首先从热传导的偏微分方程和有限元法入手，分析了混凝土浇筑结合面上节点初 始温度取值不同时，造成温度场计算结果偏差的数学原因。然后根据能量守恒原理，分析了 混凝土浇筑结合面上节点初始温度取值不同时，造成温度场计算值与理论分析值（或者实测 值）偏差的物理原因。最后，根据能量守恒原理，推导出混凝土浇筑结合面上节点初始温度 和发热率的计算公式。 关键词:能量守恒;初始温度;发热率;温度场;混凝土浇筑 1. 题的提出 当混凝土块浇筑在岩基上时，岩基表面初始温度可用浇筑前表面实测温度或日平均温 度，若间歇后继续加高混凝土，则下层上表面采用计算值，上层混凝土用入仓温度作为初始 状态，即实际上已经浇筑的下层混凝土和新浇筑的上层混凝土接触之前有不同温度值。在温 度场的有限元仿真计算中,结合面上节点初始温度值和发热率只能取一个值，取值的大小直 [1] 接影响着温度场仿真结果的 差程度。黄达海 曾经研究过碾压混凝土上下层结合面上初始 温度的赋值问题，得出以上下层单元平均值为结合面上初始温度的结论。清华大学张国新， [2] 刘光庭 通过数值模拟和试验观测相结合的办法，研究了结合面上节点初始温度赋值方法对 最终温度场的影响，结果认为:上下层结合面上温度初值很难确定，应以上下层混凝上所在 单元的温度即单元各节点的平均温度为基础考虑新老结合问题。 本文首先从热传导的偏微分方程和有限元法入手，分析了混凝土浇筑结合面上节点初 始温度赋值不同时产生计算偏差的数学原因。然后根据能量守恒原理，分析了初始温度赋值 不同造成计算值与理论分析值 （或者实测值）偏差的物理原因。最后，根据能量守恒原理， 推导出混凝土浇筑结合面上节点初始温度和节点发热率的计算公式。得出两条结论：1、结 合面上节点温度初值与新老混凝土的密度、比热容、单元划分大小、温度均有关系。2 、结 合面上单元节点发热率受到上下两层混凝土的密度、比热容、单元大小、混凝土的配合比(反 映在绝热温升上)与龄期的影响。 1 2. 计算结果产生偏差的数学原因 2.1 理论分析 为了简单的说明问题,这里以一维热传导情况为例来讨论,先不考虑内部热源,假定物体自 身不产生热量,热传导方程为 cT kT (2- 1) t xx 式中: 为材料的密度,c 为材料的比热容,k 为材料的导热系数.设杆件长度为L,表面绝热,包括 端点x=0 和x=L.在(0,d)段,0dL,杆件的初始温度为t ;在(d,L)段,杆件的初始温度为t ,见图2- 1. 1 2 求杆件内部的温度分布就是求定解问题 t1 t2 d L 图2- 1 一维无内热源热传导模型 2 2 k