160 000 m3大型LNG储罐混凝土外罐施工全过程温度作用分析

为了解160 000 m3大型液化天然气(LNG)储罐混凝土外罐在施工期间的抗裂性能,避免由于水泥水化放热、混凝土收缩、外界气温变化而造成的外罐墙壁竖向开裂及扶壁柱局部环向裂缝现象,运用有限元数值模拟技术,采用增量法,分别探讨了施工模板材料、施工质量、施工季节及混凝土入模温度对混凝土外罐温度应力分布的影响及其规律.结果显示:模板对温度应力的影响作用较小,混凝土收缩导致混凝土拉应力持续增长,温度应力随着施工季节温度的变化而产生相应波动,施工质量及施工季节对温度应力的影响较大;在上述结论基础上,视温度应力结果为水化热、混凝土收缩、外界气温及入模温度各自单一影响作用下温度应力的叠加,进而总结出各因素对混凝土施工阶段温度应力的影响规律,并提出可供实际工程参考的防裂措施建议.     

大型泵站混凝土底板水化热温度场数值模拟研究

采用ANSYS有限元软件对大体积混凝土底板内部温度场进行数值模拟研究,分析了覆盖表面保温层对混凝土底板温度场的影响。研究结果表明:混凝土水化热在前3天释放速率较大,同时里表温差增速也较大;采用在底板表面覆盖保温层的方式能够有效降低混凝土里表温差,减小温度应力,控制裂缝产生;覆盖保温层同时也降低了混凝土降温速率,使降温更趋平缓,减小了混凝土降温过程中开裂可能性。     

不同厚度大体积混凝土底板温度场的相互影响

不同厚度大体积混凝土板施工过程中温度场不同,其相邻温度场在施工过程中会相互影响,对其影响规律进行研究,可为解决大体积混凝土施工过程中的技术难题提供参考依据。文章利用ANSYS软件设计了4种不同厚度的混凝土基础底板组合形式,通过模拟温度场变化情况研究了不同厚度大体积混凝土基础底板温度场的相互影响,并对实际工程中的大体积混凝土基础底板进行了温度监控,结合实测数据与数值模拟进行了对比分析。结果表明:相邻不同厚度大体积混凝土板交界处,温度场的相互影响较大;水平方向距离交界位置越远,相互影响越小;相邻板越厚,相互影响越大;交界处混凝土最高温度没有出现在板厚的中间位置,而出现在交界深度中间偏下的位置。     

大体积混凝土底板施工的综合防裂技术

大体积混凝土体积庞大,混凝土浇筑后释放出大量水化热,由于体积较大,聚集在混凝土内部的热量不易散发,混凝土内部温度较高,造成混凝土内外温差较大.由于约束的影响,在混凝土的升降温过程中会引起混凝土内部温度应力剧烈变化而导致混凝土结构产生有害裂缝,施工难度较大.结合南京某综合大楼基础底板大体积混凝土工程施工实例,施工前用有限元分析模拟大体积混凝土温度场,根据分析结果制定施工方案,优化混凝土配合比.现场埋设了温度监控点,施工中根据监控信息随时调整养护方案,从而做到信息化施工.实践证明理论分析得出的温度变化规律与实测结果基本符合,采取的施工方案安全可靠,上述综合防裂技术措施的应用确保了该工程大体积混凝土防裂目标的实现.     

基于非线性的新老混凝土粘结问题的数值模拟及分析

采用ANSYS非线性模块,同时考虑工作过程中大变形、接触等多种非线性因素,对新老混凝土粘结试件和整体试件的复合受力进行数值模拟.从应力分析角度研究在复合应力下,新老混凝土粘结的应力分布规律,考察新混凝土强度、压应力对粘结强度的影响规律,探索新老混凝土粘结复合受力的强度特性.     

无铺装层扁平预应力混凝土连续梁的温度梯度研究

温度应力是影响大跨径桥梁结构使用性能的最主要因素之一,准确的温度场分布模型是计算结构温度应力的基础.基于子牙河特大连续梁桥监测数据的分析结果,得出截面不同位置温度随时间的变化规律,提出了无铺装层扁平混凝土箱梁竖向、横向温度梯度拟合公式,并应用ANSYS软件进行数值模拟.结果表明:扁平混凝土箱梁横向温度分布具有明显的对称性,顶板横向不同位置温差较大,腹板和底板位置横向温差较小;竖向温度梯度可以用指数函数加一次函数的形式进行拟合;横向温度梯度可以用一次函数分段表示,所得结论对于类似桥梁的理论研究、设计及施工具有很好的参考价值.     

大体积混凝土基础底板温度及应力场模拟

为研究汽轮机基础底板的温度裂缝,模拟分析了基础底板早龄期温度场与温度应力,得出底板温度和温度应力的分布情况,对减少温度裂缝有指导意义.测温结果表明,用有限元软件模拟分析混凝土基础底板浇筑后八天内的温度场、温度应力情况.研究结果显示:底板内温度峰值出现在浇筑后第3天,中部温度最高,最高达到73℃,底部为58℃,上部为48℃;底板上表层及底面温度应力均大于混凝土极限抗拉强度,有产生裂缝的风险.     

复合水泥在大体积混凝土船闸工程中的应用

船闸主体工程常由大体积混凝土构成，为寻求解决大体积混凝土由温度应力而产生的开裂问题，采用电子计算机模拟，利用ANSYS软件有限元数值模拟对船闸底板的温度场和温度应力进行分析，分析对比表明：水泥的品种、环境温度、混凝土分层厚度等均影响混凝土的温度．结合工程应用情况，提出了采用复合水泥的大体积混凝土工程如何控制混凝土内部高温和防止开裂的有效措施．     

大体积混凝土温度场及温度应力的有限元分析

结合工程实例,采用ANSYS有限元软件对大体积混凝土浇筑及冷却过程中的温度场及温度应力进行了模拟,通过APDL语言编写程序控制了模拟过程．分析结果与工程计算及实际测试结果相近,验证了所建模型与选取参数的正确性,保证了运用ANSYS研究大体积混凝土水化热影响参数的可行性．分析发现：混凝土温度峰值与最大拉应力与浇筑温度呈正相关;采用低热量水泥时,可降低温度峰值、推迟峰值出现时间,并降低结构温度应力;环境温度变化时,温差成为关键因素,应根据实际情况制定季节性施工方案．     

开槽法测试混凝土工作应力的试验研究

为了解决混凝土结构工作应力测试中存在的困难,通过有限元数值模拟,分析了开槽法释放混凝土工作应力随开槽深度的变化规律,与环孔法进行了比较,得到了工作应力能全部释放的开槽深度.在分析了通过应力释放进行工作应力检测的各种影响因素后,着重就开槽引起的扰动应变展开试验研究,得到了混凝土骨料直径、开槽间距、工作应变大小等与扰动应变间的关系,据此可以估计检测时的扰动应变,进而对检测结果进行修正,试验验证表明:修正后检测结果的误差较小,完全满足工程中的要求.     

某大型复线船闸闸室底板实测温度统计分析

基于无线温度传感技术监测到的船闸闸室底板温度数据,对不同季节闸室底板最高温度均值和内外温差最大值的均值进行统计分析,进而分析了环境气温、冷却水温和收仓时混凝土温度与底板最高温度的关系。分析表明,混凝土最高温度冬季最低,春秋季节相近且稍高于冬季、夏季,环境气温、冷却水温和收仓时混凝土温度显著影响底板最高温度。     

分期施工的碾压混凝土坝应力与稳定分析

针对分期施工的碾压混凝土重力坝的施工和结构特点，对其应力计算和稳定分析的有限元方法进行了讨论，并结合了程实例计算分析，对前后期新老混凝土温度效应对坝体应力的影响、坝体的渐进破坏过程和可能失稳方式以及真实安全度表达进行了初步探讨．     

分期施工的碾压混凝土坝应力与稳定分析

针对分期施工的碾压混凝土重力坝的施工和结构特点，对其应力计算和稳定分析的有限元方法进行了讨论，并结合工程实例计算分析，对前后期新老混凝土温度效应对坝体应力的影响、坝体的渐进破坏过程和可能失稳方式以及真实安全度表达进行了初步探讨。     

热膨胀系数时变性对混凝土温度应力仿真影响

已有试验研究表明,混凝土的热膨胀系数具有明显的随龄期发展的特性. 为了研究混凝土热膨胀系数时变特性,以及更好地模拟混凝土早龄期温度应力,分析热膨胀系数时变效应对混凝土温度应力仿真的影响,采用温度应力试验机进行试验,对混凝土热膨胀系数进行测定. 引入等效龄期的概念,将混凝土早期变形分离为温度变形与自生体积变形,建立热膨胀系数与等效龄期之间的数学模型. 通过室内试验试件的有限元数值模拟,验证热膨胀系数时变模型的合理性. 将时变模型应用于大岗山特高拱坝施工期的温度应力仿真,通过对比研究,分析热膨胀系数时变效应对混凝土温度应力的影响. 研究表明,混凝土热膨胀系数在早龄期变化较大,考虑其时变性对仿真防裂意义重大. 尤其对于受通水等影响早期温降速率较快的混凝土,考虑热膨胀系数时变效应进行仿真计算应力水平较传统方法偏高,据此计算结果进行防裂设计更安全.     

自密实混凝土与老混凝土黏结收缩有限元分析

在自密实混凝土与老混凝土约束收缩试验的基础上,采用大型有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土黏结约束收缩的有限元模拟.通过与试验结果进行比较,验证了有限元模型的可行性.并从应力分析的角度研究在约束收缩的作用下,新老混凝土黏结的应力分布规律.计算结果表明,在黏结面附近新混凝土受到明显的拉应力,而沿着试件高度方向拉应力不断减小直至转变成压应力;黏结面上的剪应力则在两端部最大,中部最小;修补混凝土较薄时新混凝土由于约束收缩而受到的拉应力较大;当新混凝土高长比为1/4时,混凝土上的拉应力最小.     

地下混凝土筒仓仓壁力学性能工程试验与数值分析

地下粮仓可充分利用地下空间,具有较好的防火、防毒、防爆等性能,并能利用浅层地能实现准低温储粮,具有节能、低损、保证粮食品质的优点,对保障粮食安全及可持续发展意义重大。采用工程足尺试验与数值分析相结合的研究方法,对大型地下混凝土筒仓竣工验收前仓壁的力学性能进行研究,通过对比试验结果与数值模拟结果,验证数值分析方法的合理性与有效性,进而对仓壁在最不利荷载工况下的力学性能进行数值分析。结果表明：地下混凝土筒仓仓壁内力的数值模拟结果与试验结果吻合较好;由于仓壁较厚且与仓底和仓顶间接触部位刚度较大,导致仓壁内外侧径向应力表现出相反的变化规律;仓壁径向应力在仓壁底部位置处最高,环向应力在距仓壁顶部约2/3位置处最高;在最不利荷载工况下,仓壁径向应力和环向应力随深度表现出与实际工况下相似的变化规律,且相同深度下应力较大。     

新老混凝土粘结的约束收缩有限元模拟及分析

在自密实混凝土与老混凝土约束收缩试验的基础上,本文采用大型有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土粘结的约束收缩模拟,并与试验结果进行比较,以验证有限元模型的可行性。同时从应力分析的角度研究在约束收缩的作用下,新老混凝土粘结的应力分布规律,考察新混凝土强度对约束收缩的影响,为采用自密实混凝土作为新混凝土进行结构的加固设计提供一定的参考依据。     

基于热流管单元的大体积混凝土一期冷却效果精细模拟

结合大岗山拱坝工程实例,基于ANSYS平台建立混凝土浇筑块及冷却水管精细仿真计算模型.通过数值仿真计算,分析冷却水管周围混凝土温度场及应力场随时间的变化规律,混凝土特征点的温度及应力与其距离冷却水管的距离之间的关系,以及水管周围混凝土温度梯度、应力梯度随时间的变化关系.在不同冷却水温度情况下对通水冷却过程进行数值仿真模拟,对比分析不同条件下仿真计算结果,确定一期冷却水温的合理范围;同时对开始通水时间进行仿真模拟计算,分析开始通水时间对混凝土温度及应力的影响.最后,综合分析各仿真计算结果,为工程实践中如何防止冷却水管周围混凝土温度裂缝的产生,提出几条合理的控制措施.     

在新老混凝土界面设置三维钢筋网垫的力学性能数值分析

新老混凝土界面粘结性能是影响混凝土路面修补效果的重要因素之一,通过在界面设置新型三维钢筋网垫来改善新老混凝土连接性能,并基于ABAQUS有限元软件对采用三维钢筋网垫加固的混凝土路面进行数值模拟,对比分析有无三维钢筋网垫设置时混凝土界面连接性能,分析结果表明:新老混凝土界面间设置三维钢筋网垫后,混凝土路面结构的整体性显著提高,界面应力传递趋于均匀且性能更好,在相同荷载作用下,结合面上的位移明显减小。     

碾压混凝土坝施工分仓的优化研究

在讨论碾压混凝土坝浇筑施工仿真的基础上，应用离散系统数值仿真的方法研究了碾压混凝土坝的分仓优化问题，仿真模拟的分仓结果符合一般的施工规律。