大体积混凝土温差对弹模影响的等效均化方法

发布时间：2020-03-21 20:33

【摘要】：大体积混凝土在施工过程中由于水泥水化热、散热等因素影响往往会在结构内部产生较大的温度梯度,从而形成较大的温度应力。温度应力大小除了受外界的边界条件影响外,还和自身的温度场、弹模大小、徐变性能、热膨胀系数等有关,如果温度应力过大就会对混凝土结构造成破坏。水电工程中大坝的温度分析和控制是其施工安全的关键问题。早龄期的混凝土结构随着水泥水化反应的进行,其强度以及各种热力学参数都会不断变化,根据成熟度和等效龄期理论,温度对混凝土弹模发展的影响不能忽略。为了在混凝土结构分析中考虑温度对混凝土弹模发展的影响,本文利用ANSYS二次开发实现了考虑温度对混凝土弹模影响的结构计算方法。在此基础上提出一种考虑温度影响的弹模等效均化方法,利用该方法进行大体积混凝土结构施工仿真,其建模过程将更为简便,在实际工程分析中可提高计算效率。本文具体的研究内容和主要成果如下:(1)根据等效龄期理论对USERMAT进行二次开发,在应力计算过程中实现不同节点弹模取值的变化,同时根据徐变度的弹性老化徐变理论模型,在USERMAT中实现了混凝土应力计算中徐变应变的计算。完成了基于ANSYS考虑温度对弹模影响的混凝土温度应力计算方法。(2)对高拱坝结构进行施工仿真分析,将以上ANSYS二次开发得到的结果和不考虑温度对弹模影响计算结果进行对比,发现两种方法的应力结果有明显差别。说明考虑温度对弹模影响可以提高计算的精度。(3)为了简化等效龄期的弹模处理,提出一种考虑温度对弹模影响的等效均化方法。该方法将同一高程或同一施工仓内的混凝土弹模均匀化处理,从而提高了计算效率,更科学地体现了材料与温度相关的宏观力学特性。计算分析验证了本文方法的可靠性和高效性。(4)将弹模的等效均化方法运用于拱坝施工期应力分析中,弹模等效均化方法在拱坝施工期应力计算过程比单纯的运用等效龄期方法处理弹模更加简单高效。采用均化弹模方法得到的应力结果较采用实验室测得弹模更加接近等效龄期法弹模曲线得到的应力结果。
【图文】：

要在每一荷载步储存［Ａ（ｘｎ］、Ａｔ？、｛0），？｝等参数来参与下一步迭代。而ＵＳＥＲＭＡＴ逡逑子程序提供了可以输入输出的状态变量正好可以实现这个功能。整个逡逑ＵＳＥＲＭＡＴ子程序的计算流程如下图２－１所示：逡逑１８逡逑

回宽度２８．２ｍ，下游面宽度１８ｖｎ。琐段顶部上游面宽度２２．８ｍ，下游面览度２０．６ｒｎ。逡逑计算过程从第一层混凝土浇筑开始，直至整体浇筑完成后１８０天。整个有限元逡逑模型一共有８２１８个节点，，５９２８个单元，模型见图３－１。逡逑１邋＾逡逑图３－１坝段有限元模型逡逑温度场计算时采用ＡＮＳＹＳ实体８节点温度单元Ｓｏｌｉｄ７５。混凝土浇筑温度逡逑２１逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV544

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本文编号：2593900