大体积混凝土实时温度应力控制研究

发布时间：2017-10-24 02:01

  本文关键词：大体积混凝土实时温度应力控制研究

  更多相关文章： 大体积混凝土 实时控制 GPU并行计算

【摘要】：随着经济建设的快速发展,水能资源开发与利用效率的不断提高,我国近二十年修建了一大批大中型水利工程。浇筑大坝所用混凝土是典型的大体积混凝土,为了防止混凝土大坝结构开裂,必须注重温度应力的控制。对大坝混凝土在通水冷却期间的温度场、应力场进行实时研究与反馈,能有效预防大坝出现的过大应力梯度,为工程中采取及时有效的温控措施提供有力参考。本文在CUDA平台下开发了基于GPU并行计算的温度应力有限元仿真程序,通过对室内实验进行仿真模拟,对比分析了仿真所得温度场与实测温度场的区别,利用溪洛渡大坝通水冷却期间实测混凝土温度数据,研究了混凝土实测温度场、应力场的演化规律,并提出了基于应力控制的温控模型。本文主要的研究工作包括:(1)指出了国内外大体积混凝土通水换热系统存在的不足,并从内部致裂演化机理、温度应力场计算及其应力控制理论、实时监测与仿真一体化的应力反馈控制三方面总结了现阶段关于温度应力的研究现状及不足。(2)总结了混凝土温度场、应力场有限元仿真的计算方法,对GPU自编程序主体架构及其对应的计算流程,以及边界条件的处理、施工过程的模拟等方面的具体实现过程进行了详细说明。(3)通过算例分析,将计算结果与商业程序MIDAS以及CPU程序计算结果进行对比,验证了基于GPU的自编程序的准确性、高效性。(4)通过对室内温控实验数据进行分析,仿真求解混凝土在通水冷却期间的温度场分布,并与通过温度计所测混凝土温度数据插值所得温度场分布进行对比,分析仿真与实测温度场的差异及其主要来源。(5)利用溪洛渡大坝现场浇筑仓实测混凝土真实温度数据,计算分析总结得到仓内混凝土温度场、应力场分布及演化规律。(6)分析了温度应力对旭龙大坝整体受力的影响,总结了大坝温度应力重点控制部位,并提出了基于应力控制的温度应力控制与预警模型。
【关键词】：大体积混凝土 实时控制 GPU并行计算
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV544
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-23
• 1.1 研究背景8-13
• 1.1.1 大体积混凝土的广泛应用8-9
• 1.1.2 大体积混凝土温度控制的必要性9-11
• 1.1.3 现有温控措施及其不足11-13
• 1.2 温度应力控制研究现状13-20
• 1.2.1 开裂原因及演化机理研究现状13-15
• 1.2.2 温度应力场计算及应力控制理论研究现状15-18
• 1.2.3 实时监测与仿真一体化的应力反馈控制研究18-20
• 1.3 目前研究存在的不足20-21
• 1.4 本文研究内容21-23
• 第2章 基于GPU的温度应力求解程序23-52
• 2.1 温度场有限元计算23-29
• 2.1.1 绝热温升23
• 2.1.2 热传导方程23-24
• 2.1.3 边值条件24-26
• 2.1.4 有限元法求解不稳定温度场26-29
• 2.2 应力场有限元计算29-34
• 2.2.1 弹性模量29-30
• 2.2.2 热膨胀系数30
• 2.2.3 徐变度30-31
• 2.2.4 有限元法求解弹性徐变温度应力场31-34
• 2.3 计算方法及理论在自编程序中的实现34-39
• 2.3.1 四面体单元对应矩阵系数34-37
• 2.3.2 边界条件的处理37-38
• 2.3.3 生死单元模拟施工过程38-39
• 2.4 程序实现架构及流程39-44
• 2.4.1 前处理部分40-41
• 2.4.2 求解器程序开发41-44
• 2.5 算例验证44-50
• 2.5.1 程序准确性分析44-50
• 2.5.2 程序加速效果分析50
• 2.6 本章小结50-52
• 第3章 基于实测数据的温度应力分析52-69
• 3.1 室内试验温度场对比分析52-61
• 3.1.1 仿真模型及基本参数设定52-54
• 3.1.2 计算结果及对比分析54-60
• 3.1.3 差异来源分析60-61
• 3.2 基于实测温度场的应力场求解分析61-68
• 3.2.1 模型及基本参数设定61-62
• 3.2.2 前处理程序参数设定62-64
• 3.2.3 温度场演化过程分析64-65
• 3.2.4 应力场演化过程分析65-68
• 3.3 本章总结68-69
• 第4章 温度应力实时控制模型69-79
• 4.1 温度应力对大坝的影响实例69-74
• 4.2 基于应力控制的温度应力控制模型74-77
• 4.3 本章小结77-79
• 第5章 结论及展望79-81
• 5.1 结论79-80
• 5.2 展望80-81
• 参考文献81-86
• 致谢86-88
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张宏莲;大体积混凝土施工要点[J];当代建设;2000年06期

2 吕科召,王涛,丛建军;大体积混凝土垂直管换水降温法[J];施工技术;2001年08期

3 戴金铸;控制大体积混凝土内部温升的措施[J];山东电力高等专科学校学报;2001年01期

4 唐杰锋,吴胜兴;大体积混凝土施工期温度场的仿真计算与监测[J];工程质量;2002年07期

5 李兵;大体积混凝土裂缝的分析与控制[J];孝感学院学报;2003年03期

6 肖承汉;大体积混凝土裂缝的成因及对策[J];福建建材;2003年02期

7 罗世友;大体积混凝土产生裂缝的主要原因及防治措施[J];西部探矿工程;2004年03期

8 武素兰;如何控制大体积混凝土施工的质量[J];河北煤炭;2004年06期

9 张军;大体积混凝土施工及温控防缝措施[J];彭城职业大学学报;2004年05期

10 庞俊禄;金华广场项目大体积混凝土施工中裂缝的控制[J];山西建筑;2005年23期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 韩凤真;孔卫强;;大体积混凝土施工在实际工程中的技术应用[A];河南省土木建筑学会2010年学术大会论文集[C];2010年

2 孔德友;杨俊伟;;大体积混凝土施工中裂缝的产生原因及防治措施[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2006)[C];2006年

3 邱永展;秦翔;;大体积混凝土浇筑类施工方案审查的几点建议[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2010)[C];2010年

4 耿娟;;大体积混凝土裂缝的控制[A];铁道工务（铁路房建管理专集）[C];2007年

5 陈亦贤;;大体积混凝土产生裂缝的原因及施工控制[A];开拓进取 再创辉煌——贵州省公路学会2008年技术交流论文集[C];2008年

6 郝庆多;;大体积混凝土施工[A];土木工程建造管理:辽宁省土木建筑学会建筑施工专业委员会论文集[C];2012年

7 郑海晗;张晓栋;;大体积混凝土施工[A];土木工程建造管理（4）[C];2009年

8 张春艳;张红伟;姜德全;;大体积混凝土施工[A];土木工程建造管理（6）[C];2011年

9 王咏梅;夏利娟;;基础大体积混凝土的裂缝预控[A];土木建筑学术文库(第14卷)[C];2010年

10 徐晓东;谭晓恒;;大体积混凝土测温控制及蓄热养护调整措施[A];土木建筑学术文库(第14卷)[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 新疆油田公司采油二厂工艺研究所 尹建江　新疆克拉玛依石油局设计院监理公司 王宗昌 尹金生;预拌混凝土质量问题及大体积混凝土施工控制(下)[N];中国建材报;2007年

2 山西潞安工程有限公司 杨勇;浅析控制大体积混凝土裂缝的措施[N];科学导报;2010年

3 王林波 陈建江 博乐市九洲建筑安装有限责任公司;论建筑施工中的大体积混凝土浇筑技术[N];博尔塔拉报;2008年

4 韩利兵;大体积混凝土施工技术研究[N];晋中日报;2012年

5 浙江绍兴 冯春华　顾素玲 陈迪伟;高层建筑承台大体积混凝土施工[N];建筑时报;2013年

6 水电顾问集团 常作维;大体积混凝土的温度控制[N];中国能源报;2013年

7 裘宝华;大体积混凝土施工中温度裂缝的分析和预防控制[N];建筑时报;2006年

8 闻慧英;大体积混凝土裂缝产生与预控[N];建筑时报;2007年

9 浙江华鹏建设集团有限公司 孟文斌邋钱国明;大体积混凝土施工中的裂缝防治[N];建筑时报;2007年

10 山西焦煤西山煤电集团公司 刘鸿;试论大体积混凝土裂缝的成因与控制方法[N];山西科技报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 李潘武;大体积混凝土非荷载应力的施工系统控制[D];西安建筑科技大学;2004年

2 江昔平;大体积混凝土温度裂缝控制机理与应用方法研究[D];西安建筑科技大学;2013年

3 杨和礼;原材料对基础大体积混凝土裂缝的影响与控制[D];武汉大学;2004年

4 张宇鑫;大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析[D];大连理工大学;2002年

5 张晓飞;大体积混凝土结构温度场和应力场仿真计算研究[D];西安理工大学;2009年

6 宫经伟;水工准大体积混凝土分布式光纤温度监测与智能反馈研究[D];武汉大学;2013年

7 刘西军;大体积混凝土温度场温度应力仿真分析[D];浙江大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王桂玉;大体积混凝土温度应力问题研究分析[D];郑州大学;2015年

2 郑东;大体积混凝土实时温度应力控制研究[D];清华大学;2015年

3 张伟;大体积混凝土温度场模拟分析及防裂关键技术研究[D];湖北工业大学;2008年

4 张雪玉;呼和浩特党政机关大楼基础大体积混凝土施工研究[D];天津大学;2008年

5 才素平;大体积混凝土施工技术及其应用[D];西安建筑科技大学;2009年

6 高向东;大体积混凝土裂缝预控系统的研究[D];长安大学;2009年

7 雷李梅;大体积混凝土温度控制及有限元分析[D];华中科技大学;2009年

8 郭全意;基于应力场的大体积混凝土早期裂缝监控与预测[D];兰州理工大学;2011年

9 张振德;大体积混凝土温度发展规律和配比优化研究[D];山东科技大学;2005年

10 鄂宏;建筑工程大体积混凝土施工技术研究[D];大连理工大学;2003年

，

本文编号：1086460