大体积混凝土浇筑过程热应力仿真分析和参数化模版开发

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随着建筑行业的快速发展,混凝土结构规模日趋复杂化、大型化,大体积混凝土在早期浇筑过程中水泥水化热引起的温度应力对结构的影响日益得到重视。这种温度应力可导致混凝土内部和表面裂缝的产生,严重影响结构的强度,造成安全隐患。因此研究大体积混凝士早期的温度应力场有重要工程意义。大体积混凝土水泥水化热所引起的温度场及温度应力场的热力学参数非常复杂,其中许多的模型都是基于经验公式,如水泥水化热模型,早期混凝土的弹性模量变化模型等。针对这些问题,本文对大体积混凝土早期温度场和应力场进行了研究,并用有限元软件MSC.Marc对“莱钢银山型钢3#3200m3高炉工程高炉基础”进行仿真分析。  本文首先进行大体积混凝土温度场有限元分析。建立了混凝土浇筑过程的有限元模型,进行了材料徐变的描述和确定、水化热率的描述以及其它散热和约束边界条件的确定,计算了其施工期和之后70天的温度场分布,对混凝土高炉基础的施工过程进行了动态模拟,并且通过对得到的测温点仿真温度和现场实测温度的比较,逐步完善模型和边界条件,对结果进行分析。  基于所得到温度场的结果,本文进行了模型应力场有限元分析。本文利用分阶段法热力耦合仿真方法,研究了混凝土浇筑过程中弹性模量随时间变化这一普遍存在于实际工程中的难题,通过所得到的温度仿真结果与实际测量数据的比较,验证了方法的正确性;结合仿真得到的应力场的有限元结果,阐述了混凝土高炉基础结构的温度裂缝产生原因与控制方法。  基于Marc与Viusal Basic的接口,本文还对典型混凝土基础浇筑仿真过程进行了参数化建模,生成了面向用户的可执行程序,提供了一种快速进行有限元仿真建模的方法,为工程实践带来了便利。
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