厚筏混凝土基础水化热温度场的试验研究及有限元分析

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随着我国经济的不断发展、工程理论水平的提高及新型施工设备和技术的更新,工业和民用建筑中大跨度结构、超高结构不断出现,这就对建筑物基础的稳定性提出了新的要求。筏板混凝土基础由于其稳定性和整体性好,广泛运用于土木工程当中。而又由于上部结构的要求筏板混凝土基础不断向面积更大,更厚的方向发展,这就出现了一个概念——厚筏混凝土基础。   厚筏混凝土基础的特点是在混凝土浇筑和养护的过程中随着龄期的不断增长,水泥水化热热量不断聚集,并且由水化热形成的复杂的温度场,形成的温度应力易于导致结构非载荷性开裂,对该类结构的承载性能与安全使用寿命造成不可忽视的威胁。   本文以某风力发电机厚筏混凝土基础为工程应用背景,在参考了大量文献的基础上,通过现场监测温度与有限元分析相结合的手段,对厚筏混凝土基础水化热温度场进行了研究。现场监测的过程在厚筏混凝土基础中布置测点,安装温度传感器,并应用仪器记录混凝土浇筑过程中及浇筑后各个时刻的温度值,为分析厚筏混凝土基础温度时间曲线及仿真模拟提供可靠数据;在仿真分析中,以热传导理论、瞬态温度场的有限元法计算原理为基础,通过绝热温升试验得到混凝土水化热数据,推导了混凝土热生成率的计算方法,应用有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型,对该混凝土基础浇筑18d内的温度场进行了仿真分析。   通过对厚筏混凝土基础水化热温度场的现场监测和有限元分析,得到的实测结果与仿真结果表明:温度场仿真分析数据与实测数据基本吻合,较好地反映了水化热变化规律,可为进行温度应力分析提供可靠依据。混凝土内部各点的温升趋势相同,但峰值及出现峰值的龄期不同,随着龄期的增长温度降低的幅度不同;沿基础厚度方向的温度梯度明显;混凝土表面温度与环境温度的关系紧密,且温度下降最快。该数据完整、真实可靠、可供类似大体积混凝土设计与施工借鉴。
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