大體積混凝土水化熱溫度場(chǎng)仿真分析

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1、第３１卷第１９期武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)Vol．３１No．１９２００９年１０月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYOct．２００９DOI：１０．３９６３／j．issn．１６７１-４４３１．２００９．１９．０２４大體積混凝土水化熱溫度場(chǎng)仿真分析１１２張光輝，張晗，高純（１．武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢４３００７０；２．中國(guó)建筑第三工程局有限公司，武漢４３００７０）摘要：為了分析大體積混凝土澆筑后的水化熱問題，建立了武漢火車站軌道梁的三維實(shí)體有限元模型。對(duì)其澆筑后１９２h

2、內(nèi)的溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，確定高溫和高溫度梯度區(qū)域，并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果顯示所建立的有限元模型能夠較好地模擬實(shí)際混凝土溫度場(chǎng)；混凝土內(nèi)各點(diǎn)溫度約４８h后達(dá)到峰值；各點(diǎn)最大溫差不超過２０℃；距梁端部１．５m處豎直方向上的溫度梯度最大。關(guān)鍵詞：大體積混凝土；水化熱；溫度場(chǎng)中圖分類號(hào)：TU５２８．５７文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：１６７１-４４３１（２００９）１９-００８５-０３MassConcreteSimulationandAnalysisforHydrationHeatTemperatureField１１２

3、ZHANGGuanghui，ZHANGHan，GAOChun-（１．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan４３００７０，China；２．ChinaConstructionThirdEngineeringDivisionCorpLtd，Wuhan４３００７０，China）Abstract：Athree-dimensionfiniteelementmodelofWuhanrailwaystationt

4、rackbeamhasbeenbuiltforinvestigatingthehydrationheataftermassconcretehasbeenconstructed．Somehightemperaturesandhightemperaturegradientshavebeenob-tainedonthecalculationofthetemperaturefieldofthemassconcretein１９２h；andwecomparedwithdatameasuredonsite．Thenu

5、mericalresultsshowthatthemodelcansimulatetheactualtemperaturefieldoftheconcreteaccurately．Thehighesttemperaturewhichriseinsidetheconcreteisachievedat４８h．Thedifferenceoftemperaturesbetweenanytwopointsislessthan２０℃．Themaximumoftemperaturesgradientsisonthev

6、erticaldirectionthat１．５mfromthetopofthebeam．Keywords：massconcrete；hydrationheat；temperaturefield大體積混凝土結(jié)構(gòu)，由于施工期間水泥的水化熱產(chǎn)生高溫和高溫度梯度，在受到內(nèi)部或外部的約束時(shí)將產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，容易引起混凝土開裂。由溫度應(yīng)力引起的裂縫具有裂縫寬、上下貫通等特點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)［１］的承載力、防水性能、耐久性等都會(huì)產(chǎn)生很大影響。因此只有控制好大體積混凝土內(nèi)部的溫升速度和溫度梯度，才能控制由其產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，

7、從而控制大體積混凝土的裂縫開展問題。以大體積混凝土箱梁足尺模型為例，建立三維有限元模型，對(duì)澆筑后１９２h內(nèi)的溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)與數(shù)值分析。1工程背景武漢火車站軌道梁為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，長(zhǎng)３６m，寬１５．５m，高４．９８m，箱梁斷面為變截面單箱五室，橋面呈槽形（中部為雙線軌道，兩側(cè)為站臺(tái)），底部為魚腹式，其標(biāo)準(zhǔn)斷面示意圖如圖１所示。該收稿日期：２００９-０５-１０．作者簡(jiǎn)介：張光輝（１９６２-），男，博士，副教授．E-mail：zhgh＠pubic．wh．hb．cn８６武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)２００９年

8、１０月３箱梁采用C５０混凝土，一次性連續(xù)分層澆筑?；炷琳w用量約７００m，澆筑時(shí)間持續(xù)約１６h，入模溫度為２０℃。為了了解軌道梁內(nèi)部溫度發(fā)展變化規(guī)律及溫度控制措施是否得當(dāng)，在實(shí)際結(jié)構(gòu)澆筑之前，進(jìn)行了足尺模型的水化熱溫度測(cè)試試驗(yàn)。試驗(yàn)在武漢火車站工地制梁場(chǎng)進(jìn)行，在足尺模型內(nèi)設(shè)置若干溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，埋置溫度傳感器，以監(jiān)測(cè)內(nèi)部水化溫升，其測(cè)點(diǎn)布置如圖２～圖４所示。測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是在混凝土澆筑完成后開始記錄，監(jiān)測(cè)時(shí)間共為１９２h，記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)列于表