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大体积混凝土承台温控防裂的仿真研究

作　者: 杨祖涛
导　师: 刘贵位
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 大体积混凝土承台水化热温度场 ANSYS 有限元仿真
分类号: U445.57
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,随着大型桥梁的日益增多,大体积混凝土水化热的控制问题日益引起了桥梁工程界的重视。虽然在混凝土大坝的设计和施工过程中,混凝土的水化热问题的研究已经得到比较深入的研究,但是对于大体积混凝土在桥梁工程的应用,则需要具体结合桥梁工程自身的技术特点,对温度场各项影响因素作具体分析。本文以辽宁省滨海公路辽河特大桥为依托工程,分析了大体积混凝土承台的水化热温度场温度应力,从数值的角度对大体积混凝土水化热的各项影响因素进行了敏感性分析。本论文的主要内容如下:(1)介绍水化热分析基本理论。包括热传导方程、边界条件、变分原理、瞬态温度场有限元计算原理。(2)基于热传导基本原理,以辽宁省滨海公路辽河特大桥为工程背景,本论文对浇注和养护过程中影响混凝土温度场的各个因素进行数值分析。包括混凝土的浇筑层厚度、浇注温度、浇注间歇时间、一期人工冷却以及养护方式等各个因素。(3)针对辽宁省滨海公路辽河特大桥38#承台的工程技术特点,提出优化的温控方案。根据所给的优化温控方案,运用有限元分析软件ANSYS完成温度场温度应力的仿真分析。(4)通过对温度场温度应力的计算和分析,得出了一些有益的结论。同时,根据本文分析,结合国内外的研究成果,总结了大体积混凝土温控防裂的一些具体措施。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 大体积混凝土水化热分析的意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 本课题研究内容  13-15
第2章水化热温度场基本理论  15-29
  2.1 热传导微分控制方程  15-17
  2.2 初始条件和边界条件  17-20
    2.2.1 初始条件  17-18
    2.2.2 边界条件  18-20
  2.3 变分原理  20-23
    2.3.1 平面问题  20-22
    2.3.2 空间问题  22-23
  2.4 瞬态温度场的有限元计算  23-28
    2.4.1 瞬态温度场的显式解法  23-26
    2.4.2 瞬态温度场的隐式解法  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章温度场影响因素的数值分析  29-39
  3.1 引言  29
  3.2 基本资料  29
  3.3 混凝土浇筑温度的影响  29-31
  3.4 表面养护的影响  31-32
  3.5 间隔时间的影响  32-33
  3.6 混凝土浇筑层厚度的影响  33-34
  3.7 水管冷却的影响  34-38
    3.7.1 冷却水温度的影响  35-36
    3.7.2 冷却水流速的影响  36-37
    3.7.3 水管间距的影响  37-38
  3.8 本章小结  38-39
第4章工程应用实例  39-67
  4.1 工程概况  39-40
  4.2 基本资料  40-48
    4.2.1 混凝土水化热的计算  41-43
    4.2.2 混凝土其他热学性能计算  43-44
    4.2.3 温度场分析的初始条件和边界条件  44
    4.2.4 混凝土的弹性模量  44-46
    4.2.5 混凝土的抗拉强度  46-48
  4.3 承台温度场计算  48-57
    4.3.1 基本假设  48
    4.3.2 计算模型  48-49
    4.3.3 承台温度场计算结果分析  49-57
  4.4 承台温度应力计算  57-65
    4.4.1 基本假设  57
    4.4.2 计算模型  57-58
    4.4.3 承台温度应力计算结果分析  58-65
  4.5 本章小结  65-67
结论  67-69
参考文献  69-74
致谢  74

大体积混凝土承台温控防裂的仿真研究

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