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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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大体积混凝土早期温度应力及裂缝控制仿真模拟与试验研究
Simulation and experimental study on early temperature stress and temperature crack control of mass concrete
2023年第11期
大体积混凝土;温控设计;仿真分析;温度场;应力场
Mass concrete; Temperature control design; Simulation analysis; Temperature field; Stress field
2023年第11期
10.19761/j.1000-4637.2023.11.011.06
李 灿1,熊俊驰1,*,梁 栋2,周殷弘2,王 典3,程 赟4
1.中国空气动力研究与发展中心,四川 绵阳 621000;2.中国建筑第八工程局有限公司,上海 200120;3.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院,黑龙江 哈尔滨 150009;4.军事科学院国防工程 研究院,北京100036

李 灿1,熊俊驰1,*,梁 栋2,周殷弘2,王 典3,程 赟4

李灿,熊俊驰,梁栋,等.大体积混凝土早期温度应力及裂缝控制仿真模拟与试验研究[J].混凝土与水泥制品,2023(11):11-15,21.

LI C,XIONG J C,LIANG D,et al.Simulation and experimental study on early temperature stress and temperature crack control of mass concrete[J].China Concrete and Cement Products,2023(11):11-15,21.

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摘   要:为了研究大体积混凝土浇筑后一段时间后的温度及应力变化规律,基于某工业厂房设备基础工程配合比建立了首浇仓块的有限元仿真模型,研究了结构关键区域沿高度方向的温度及应力的时变规律,并与现场实测结果进行了对比。结果表明:各测点的温度均先迅速上升后缓慢下降,温度场分布规律为内部中心区域为高温区,随着时间的延长,高温区温度下降并逐渐下移;应力场分布规律为中心区域受压,大体积混凝土表面及下部受约束部位受拉,结构形状突变处拉应力早期发展较快;现场实测的温度变化规律与仿真模拟结果基本一致,温升相对误差在10%~20%,大体积混凝土沿高度方向越接近底部,温升相对误差越小。 Abstract: In order to study the temperature and stress changes during a period of time after pouring mass concrete, a finite element simulation model of the first poured block was established based on the mix proportion of an industrial factory equipment foundation engineering. The time-varying laws of temperature and stress along the height direction in the key areas of the structure were studied, and compared with the on-site measured results. The results show that the temperature of each measuring point rises rapidly first and then decreases slowly. The distribution law of temperature field is as follows: the temperature in the inner central area is high, and the temperature value of the high temperature area decreases and moves down gradually as time goes on. The distribution law of stress field is as follows: the central region is compressed, the surface and the lower part of the structure are strained, the tensile stress at the structural mutation develops rapidly in the early stage. The temperature variation pattern measured on site is basically consistent with the simulation results. The relative error of temperature rise is 10%~20%, and the relative error of temperature rise for mass concrete is smaller as it approaches the bottom along the height direction.
英文名 : Simulation and experimental study on early temperature stress and temperature crack control of mass concrete
刊期 : 2023年第11期
关键词 : 大体积混凝土;温控设计;仿真分析;温度场;应力场
Key words : Mass concrete; Temperature control design; Simulation analysis; Temperature field; Stress field
刊期 : 2023年第11期
DOI : 10.19761/j.1000-4637.2023.11.011.06
文章编号 :
基金项目 :
作者 : 李 灿1,熊俊驰1,*,梁 栋2,周殷弘2,王 典3,程 赟4
单位 : 1.中国空气动力研究与发展中心,四川 绵阳 621000;2.中国建筑第八工程局有限公司,上海 200120;3.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院,黑龙江 哈尔滨 150009;4.军事科学院国防工程 研究院,北京100036

李 灿1,熊俊驰1,*,梁 栋2,周殷弘2,王 典3,程 赟4

李灿,熊俊驰,梁栋,等.大体积混凝土早期温度应力及裂缝控制仿真模拟与试验研究[J].混凝土与水泥制品,2023(11):11-15,21.

LI C,XIONG J C,LIANG D,et al.Simulation and experimental study on early temperature stress and temperature crack control of mass concrete[J].China Concrete and Cement Products,2023(11):11-15,21.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:为了研究大体积混凝土浇筑后一段时间后的温度及应力变化规律,基于某工业厂房设备基础工程配合比建立了首浇仓块的有限元仿真模型,研究了结构关键区域沿高度方向的温度及应力的时变规律,并与现场实测结果进行了对比。结果表明:各测点的温度均先迅速上升后缓慢下降,温度场分布规律为内部中心区域为高温区,随着时间的延长,高温区温度下降并逐渐下移;应力场分布规律为中心区域受压,大体积混凝土表面及下部受约束部位受拉,结构形状突变处拉应力早期发展较快;现场实测的温度变化规律与仿真模拟结果基本一致,温升相对误差在10%~20%,大体积混凝土沿高度方向越接近底部,温升相对误差越小。

Abstract: In order to study the temperature and stress changes during a period of time after pouring mass concrete, a finite element simulation model of the first poured block was established based on the mix proportion of an industrial factory equipment foundation engineering. The time-varying laws of temperature and stress along the height direction in the key areas of the structure were studied, and compared with the on-site measured results. The results show that the temperature of each measuring point rises rapidly first and then decreases slowly. The distribution law of temperature field is as follows: the temperature in the inner central area is high, and the temperature value of the high temperature area decreases and moves down gradually as time goes on. The distribution law of stress field is as follows: the central region is compressed, the surface and the lower part of the structure are strained, the tensile stress at the structural mutation develops rapidly in the early stage. The temperature variation pattern measured on site is basically consistent with the simulation results. The relative error of temperature rise is 10%~20%, and the relative error of temperature rise for mass concrete is smaller as it approaches the bottom along the height direction.

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(1)入模温度为33 ℃,大体积混凝土浇筑完成后温度随时间的延长先快速上升后缓慢下降,实测与仿真模拟温度均在2~3 d时达到峰值。
(2)温度场分布规律:内部高温区域随龄期的延长逐渐缩小并整体下移,由于大体积混凝土导热、边界散热条件等原因,最高温度逐渐下降。
(3)应力场分布规律:靠近大体积混凝土表面、边缘及结构形状突变区域为受拉区,其余部分区域为受压区,且受压区大于受拉区,受拉区的降温速率均大于内部降温速率,受拉区形成的主要原因是大体积混凝土表里热胀、冷缩效应不均。 
(4)该工程大体积混凝土首浇仓块的拉应力峰值出现在浇筑完成后的3 d左右,最大拉应力为1.22 MPa,出现在角部区域,整体开裂风险较低。实测升温与温降速率略高于仿真模拟值,实际应力也略高于仿真模拟值。在后续仓块浇筑时,应在结构突变处采取防裂措施,如防裂网或进行抗裂配筋,或在浇筑后温峰出现前加强对仓块表面的养护,如增加表面保温层高度。
(5)仿真模拟与实测值的相对误差除表面附近测点超出20%外,其他测点相对误差均在20%以内,仿真模拟与实测温度发展规律基本一致。仿真模拟对优化大体积混凝土温控设计提供了一定的数据支撑,可为后续仓块浇筑方案提供参考。

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李灿,熊俊驰,梁栋,.大体积混凝土早期温度应力及裂缝控制仿真模拟与试验研究[J].混凝土与水泥制品,2023(11):11-15,21.

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