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大跨度桥梁桥墩承台水化热分析

作　者: 常婵子
导　师: 方淑君
学　校: 中南大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 大体积混凝土 温度场 水化热 冷却管 预冷却
分类号: U443.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着我国交通事业的迅速发展,在大型桥梁中大体积混凝土桥墩、承台、塔等大量出现以及高标号混凝土的采用使得大体积混凝土的温度裂缝已成为普遍性的问题,因此对温度场的仿真分析就成为一个重要的研究课题。本文以黔江大桥承台施工过程为工程背景,借助大型有限元分析软件ANSYS中“热分析”模块进行水化热温度场研究分析。主要研究如下：(1)基于混凝土热传导计算理论,建立ANSYS有限元实体模型,对桥梁承台按预定的施工进度进行模拟,同时分析承台被水淹没的情况,得出模型计算值与实测值吻合较好,并且承台被江水淹没以后其内外部温差将会扩大30℃,这是不利于混凝土的发展的；(2)对同体积同厚度不同截面形式的混凝土块进行温度场计算,经过分析比对,提出桥梁承台宜采用的截面形式为长方形；(3)结合工程实际,通过优化冷却管的水流量、进水温度和混凝土入模温度进行研究分析。将计算结果与原始工况进行对比分析,得出比较优化的方案,提出此类承台在施工中的注意事项,为此类工程的设计施工提供参考。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 引言  8
  1.2 大体积混凝土概述  8-11
    1.2.1 大体积混凝土定义  8-9
    1.2.2 大体积混凝土特点  9-10
    1.2.3 大体积混凝土控温技术及手段  10-11
  1.3 大体积混凝土预冷的研究现状  11-14
    1.3.1 混凝土及其原材料的冷却  11-12
    1.3.2 混凝土降温幅度与预冷方案组合  12-14
  1.4 大体积混凝土结构内部冷却的研究现状  14-15
  1.5 大体积混凝土结构表面保温的研究现状  15-17
  1.6 本文的结构与研究内容  17-18
第二章 大体积混凝土温度场计算原理  18-30
  2.1 热传导基本理论  18-21
    2.1.1 热传导方程  18-19
    2.1.2 温度场的几个基本概念  19-20
    2.1.3 温度场边界条件和初始条件  20-21
  2.2 水泥水化热与混凝土绝热温升  21-23
    2.2.1 水化热放热规律  21-22
    2.2.2 绝热升温  22-23
  2.3 混凝土热学参数  23-24
    2.3.1 导热系数λ  23
    2.3.2 导温系数a  23
    2.3.3 混凝土比热c  23
    2.3.4 表面放热系数β  23-24
  2.4 大体积混凝土内部水管冷却计算方法及布置方式  24-25
    2.4.1 水管冷却有限元热流偶合法计算  24-25
    2.4.2 冷却水管布置方式  25
  2.5 大体积混凝土表面保温计算方法研究  25-27
    2.5.1 等效表面散热系数法  26-27
    2.5.2 等效厚度法  27
  2.6 ANSYS仿真分析大体积混凝土温度场的实现过程  27-29
  2.7 本章小结  29-30
第三章 承台施工期温度场研究  30-49
  3.1 工程施工技术概况  30-32
  3.2 工程基本资料  32-36
    3.2.1 气象资料  32
    3.2.2 施工计划  32-33
    3.2.3 结构材料特性  33-34
    3.2.4 水管以及温度监测点布置  34-36
  3.3 承台模型建立  36
  3.4 试验数据及计算结果数据分析  36-43
  3.5 施工中承台被水淹没情况的分析  43-48
    3.5.1 仿真计算以及结果分析  44-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章 同体积不同形状大体积块的温度场分析  49-55
  4.1 引言  49
  4.2 模型建立和说明  49-54
  4.3 小结  54-55
第五章 混凝土入模温度及内部冷却水管参数分析  55-64
  5.1 引言  55
  5.2 混凝土入模温度的影响  55-57
  5.3 冷却水流量对承台温度场的影响  57-60
  5.4 冷却水温度的影响  60-61
  5.5 温度裂缝预防措施  61-62
  5.6 小结  62-64
第六章 结论与展望  64-66
  6.1 结论  64-65
  6.2 展望  65-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间主要的研究成果  70-71
致谢  71

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 桥梁构造 > 墩台结构（下部结构） > 桥墩
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