基于水化度的热学参数对混凝土温度场影响分析

热学模型及参数取值是研究混凝土温度场的关键问题.为了更准确地模拟粉煤灰混凝土水化过程中的温度场演化,通过绝热温升试验获得了28 d龄期内粉煤灰混凝土多个测点的温度,然后基于实测温度采用BP神经网络反演了整个养护期内随水化度α变化的比热c(α)、导热系数λ(α)、水化热Q(α)等参数;最后,将所提出的反演28 d龄期内热参数方法和已有研究成果中的组成成分质量百分比估算法、考虑早期热学参数随水化度变化计算法计算所得的热学参数分别输入有限元计算模型,并将3种取值方法的数值模拟结果与实测温度值对比,结果表明:反演算法数值模拟结果与实测值基本一致,能更好地模拟粉煤灰混凝土28 d龄期内各处的温度演化.     

混凝土中水泥水化反应放热模型及其应用

大体积混凝土结构水化热温度场分析的关键是混凝土中水泥水化反应放热模型的确定。基于化学反应动力学原理，提出了一种物理意义明确，考虑了温度和化学反应物浓度对化学反应速率影响的混凝土中水泥水化反应放热模型，并将其应用于有限元分析。算例分析表明，该模型能很好地拟合了混凝土绝热温升的实测数据，较精确地预测了在不同浇筑温度下混凝土绝热温升的变化规律。     

考虑水化度影响的混凝土面板温度裂缝数值计算

混凝土面板早期裂缝主要由温度应力引起,准确预测分析混凝土面板的温度场及温度应力变化过程,并研究混凝土面板温度裂缝的开裂过程,是关系到混凝土面板堆石坝安全的关键难题.基于热传导理论和弹性徐变理论,引入了水化度和等效龄期概念,编制了温度场及温度应力计算程序,对比分析了水化度及等效龄期对混凝土面板温度场及温度应力的影响,并进一步研究了混凝土面板温度裂缝的分布情况及扩展过程.研究结果表明:仅考虑水化度影响的模型温度场及温度应力的计算值偏低,而同时考虑等效龄期的影响,即可有效解决此问题.在混凝土面板温降过程中会产生较大的拉应力,从而引起面板开裂.裂缝主要集中在面板底部和中部,且多为水平裂缝,裂缝深度最终可达到面板厚度的75%,严重影响面板的耐久性,因此需做好相应的防护措施.     

水泥粒径分布对混凝土绝热温升影响的模拟

为了模拟水泥粒径分布对混凝土绝热温升过程的影响,建立了一个基于水化深度的水化模型．该模型假定混凝土中水泥水化过程由水化深度控制,且水化深度随时间的发展与颗粒粒径无关;通过水泥等温放热曲线试验推导得出最大水化深度的存在;假定温度对水化过程的影响满足Arrhenius公式．通过混凝土绝热温升仪测定了3种不同初始温度下的绝热温升曲线,以此得到水化模型所需的基准水化速率曲线．最后将建立的水化模型用于模拟混凝土的绝热温升曲线,结果表明:基于水化深度的水化模型能够准确模拟水泥粒径分布和初始温度对混凝土绝热温升的影响．     

基于ANSYS优化模块的大体积混凝土热学参数识别

确定大体积混凝土水化热温度场分析中的混凝土材料热学参数是准确模拟混凝土温度场的关键因素．本文提出了一种识别混凝土材料热学参数的新思路,通过测定混凝土结构内几个点的温度时程变化数据,以实测温度与有限元理论计算温度间的误差极小为目标,以待识别的混凝土材料热学参数为设计变量,建立数学优化模型,并应用ANSYS的优化模块进行建模并求解,得到的最优设计变量即为识别出的混凝土热学参数．工程实例表明此方法可行．     

混凝土水管冷却试验与温控参数的反分析

基于实际工程的带冷却水管的混凝土长方体非绝热温升试验,结合反问题求解的遗传算法和3维有限单元法,识别包括绝热温升和不同保温条件下的放热系数等在内的混凝土温控参数.试验结果表明,反分析所得温控参数能真实反映混凝土的热学性能.采用试验和反分析相结合的方法,既经济、简单,又能获得多个温控参数,具有较高的工程应用推广价值.     

高掺粉煤灰大坝混凝土绝热温升试验研究

混凝土绝热温升模型是大体积混凝土结构温度场仿真分析的重要条件。采用绝热与半绝热两种试验方法,进行基准混凝土和高掺粉煤灰大坝混凝土的绝热温升试验研究。结果表明粉煤灰的掺入可减少混凝土的绝热温升与早期放热速率,降低温升速率峰值,使混凝土的开裂风险减小。采用半绝热模式比绝热模式可得到更接近实际的结构混凝土的绝热温升,绝热模式得到的绝热温升可用于评价混凝土自身的放热能力。结合试验结果,对比分析三种绝热温升模型,提出适用于大坝混凝土温度场仿真的绝热温升模型。     

非稳对流模式下混凝土箱梁内生热场与计算方法

针对高墩混凝土箱梁墩顶块水化热温度场分布状况,考虑风速的影响,建立了非稳定对流热传导模式,利用有限元程序对8种风况的混凝土箱梁水化热温度场进行分析,总结了非稳定对流模式下混凝土箱梁墩顶块水化热温度场的分布规律,利用MATLAB分布拟合温度峰值和温差峰值随风速变化的计算公式.研究结果表明:非稳定计算模式适合计算高墩混凝土箱梁墩顶块的水化热温度场;水化热温升效应明显、衰减缓慢、约48 h达到温度峰值;风速影响各个时间点的水化热温度数值,然对其变化趋势无影响,风速对温升影响小,对温度的衰减影响大;随着风速的增大,水化热温度衰减趋势逐渐降低,薄厚差异明显的结构温度衰减具有阶跃现象;当风速较大时,温度衰减变化幅度减小,有靠拢之趋势;风速对温差峰值的影响与风速对温度峰值的影响呈相反趋势;温差64 h左右达到峰值、其值约24℃;减小风速,有利于控制温差,旨在达到控制温度应力的目的.     

基于microGA和有限元的混凝土坝热学参数反分析

热学参数的选取,对混凝土坝温度场的计算有重要影响.这些参数值多为试验或经验公式得来,由于混凝土热学性质和外界环境的复杂性,及试验的局限性,很难得到较为精确的参数值.为解决此问题,利用微遗传算法对混凝土坝热学参数进行反分析.结合三维不稳定温度场有限元计算原理,编制了微遗传算法的三维不稳定温度场反分析程序,并给出了计算实例,结果表明:与简单遗传算法相比,微遗传算法减少了计算量,采用重启操作使种群具有很好的多样性,避免了早熟现象,更适合工程应用.     

水工碾压混凝土的抗裂性能

为了研究碾压混凝土的抗裂性能,分析了碾压混凝土弹性模量、极限拉伸、徐变、干缩、自生体积变形、温度变形等变形性能和胶凝材料的水化热、碾压混凝土的绝热温升、导温系数、导热系数和比热等热学性能.对国内外试验研究资料的整理分析后得出碾压混凝土具有比常态混凝土更优越的抗裂性能.提出理想化抗裂性能评价指标,其值越大,混凝土的抗裂性能就越好;临江电站混凝土的抗裂性能分析结果进一步验证了强度等级相当的碾压混凝土抗裂性能明显优于常态混凝土.     

三峡永久船闸输水洞衬砌施工期温度与应力监测成果分析

介绍了三峡永久船闸输水隧洞衬砌混凝土温度与温度应力现场监测和裂缝观测成果.利用实测资料计算分析了输水隧洞衬砌混凝土边墙和顶拱的温度应力.采用弹性徐变温度应力理论分析了大型隧洞衬砌混凝土的温度与温度应力变化特点,并与实测值进行了比较.根据实测结果与理论分析,提出了大型隧洞衬砌混凝土施工期的温控有效措施:降低水化热温升、加强早期养护和冬季保温.     

粉煤灰混凝土绝热温升的试验研究

目的 研究不同粉煤灰的掺量和不同水肢比条件下粉煤灰混凝土的绝热温升和胶凝材料水化速率的发展规律．方法 利用混凝土绝热温升仪测试混凝土绝热温升．结果 在水胶比0．53条件下，混凝土的绝热温升值随着粉煤灰掺量的增加而下降；在水胶比0．25条件下。绝热温升值先随着粉煤灰掺量的增加而增大，当掺量达40％以后绝热温升值开始下降。混凝土中胶凝材料的水化速率峰值随粉煤灰掺量增加而下降．结论 粉煤灰混凝土的绝热温升受水胶比和粉煤灰掺量共同影响，低水胶比条件下只有适当增加粉煤灰的掺量才能降低粉煤灰混凝土的绝热温升；高水胶比条件下。粉煤灰混凝土的绝热温升随粉煤灰掺量增加而下降。     

预填埋相变材料对混凝土水化热温升的降低效果

为了探讨能安全有效地降低混凝土水化热温升的方法,采用自制保温装置测量了普通混凝土构件和预填埋相变材料的混凝土构件内部相同位置温度随时间的变化,对预填埋相变材料降低混凝土内部温升效果的影响因素进行了计算和分析。研究结果表明:填埋相变材料后混凝土的内部温度与相变材料的填埋量、比热、相变热、相变温度,混凝土的比热、密度和初始温度,胶凝材料的用量和水泥水化热等因素相关。采用填埋相变材料的方法能够降低混凝土的内部温度峰值,延缓温度峰值的出现时间,但不能降低混凝土内部的后期温度。     

混凝土表层的冷击应力

本文解算了半无限体外界介质温度线性变化的冷击动应力,分析了影响冷击动应力的主要因素,论证了水工混凝土冷击应力计算中准静态处理的合理性。本文在归纳了现行的混凝土冷击应力计算方法的基础上,提出了薄层混凝土浇筑块综合考虑顶面热交换、底面热传导和水泥水化热影响的表面冷击应力的实用计算方法。本文还对混凝土柱状块顶部的冷击应力进行了分析,提出了一种简单的近似计算法。     

等效龄期法在混凝土早龄期温度裂缝控制中的应用

为了分析评估早龄期混凝土的温度应力及开裂风险,基于Arrhenius方程,采用等效龄期方法预测了温度和龄期对混凝土基本力学性能发展的影响规律,并推导了基于等效放热速率函数的混凝土温度场定解方程,结合有限元理论与增量法求解了混凝土温度应力并对混凝土早期温度开裂风险做了分析.研究表明,等效龄期方法不仅可以很好地预测混凝土基本力学性能（抗压强度、抗拉强度）在参考温度下随龄期的发展,结合有限元软件ANSYS,采用等效龄期方法也可以有效地预测并控制混凝土结构的早期温度开裂现象.     

桑郎碾压混凝土拱坝应力场仿真计算及分缝设置

在应力场隐式解法的基础上,结合桑郎拱坝工程,进行了大坝施工期和运行期的温度场和应力场仿真分析,在分析中温度场计算考虑了混凝土水化热温升、气温变化、浇筑间歇、边界条件的改变等因素,应力场计算考虑了坝体自重、水压力、温度荷载、徐变及混凝土弹性模量随龄期的变化等因素.根据应力场的仿真计算结果,在拱坝高拉应力区模拟设置横缝.仿真计算的结果表明,桑郎拱坝横缝释放应力的作用显著,横缝的设置合理.