基礎(chǔ)筏板大體積混凝土溫度場數(shù)值模擬與分析

1、第37卷第8期2010年8月建筑技術(shù)開發(fā)BuildingTechniqueDevelopmentVo137，No8Aug2010基礎(chǔ)筏板大體積混凝土溫度場數(shù)值模擬與分析鄭毅車佳玲張西寧蔣耀武[1西安曲江大明宮投資(集團(tuán))有限公司，西安710032；2西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，西安710055；3陜西法門寺文化景區(qū)建設(shè)有限公司，陜西寶雞722201][摘要]以法門寺合十舍利塔基礎(chǔ)筏板施工為例，根據(jù)三維熱傳導(dǎo)理論，采用有限元軟件模擬承臺

2、大體積混凝土溫度場，計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)測相對比，表明計(jì)算結(jié)果與實(shí)際較吻合；分析不同養(yǎng)護(hù)情況對混凝土溫度場的影響，結(jié)果表明養(yǎng)護(hù)情況對混凝土表面溫度及降溫階段中心處混凝土溫度影響很大，提出預(yù)防溫差過大導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的措施。此方法可為類似工程提供參考。[關(guān)鍵詞】基礎(chǔ)承臺；水化熱；溫度場；有限元[中圖分類號]TU7556[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A[文章編號]1001—523X(2010)08004303[Abstract][Keywords]NUMER

3、ICALSDULATIoNANALYSISOFⅣIASSCoNCRETEDCUSHIoNCAPZhengYiCheJiaingZhangXiningJiangYaoWUThepaperusedthecushioncapofthePalmsTogetherDagodaintheFamenTempleasanexampleAccordingtothethree—dimensionthermalconductivitytheory，thefi

4、niteelementanalysissowareANSYSwasemployedtosimulatetemperaturefieldofmassconcreteComparingtheresultwithpracticaldata，whichindicatethatresultisconsistentwiththepracticaldata；UsingthesoftwareANSYS，thepaperalsoanalysedtheef

5、fects，asaresultofdifferentcuringmethodsonthetemperatureofconcrete，onthetemperaturefieldofmassconcreteTheresultsindicatethatthecuringmethodshaveagreatinfluenceontheexteriortemperatureofthemassconcreteandalsoaffectthecentr

6、altemperaturegreatlywhenthetemperaturebegintodropThemethodsinthepapercanprovidereferencesforsimilarprojectscushioncapoffoundation；hydrationheat；temperaturefield；finiteelementmethod隨著混凝土施工技術(shù)的快速發(fā)展，大體積連續(xù)澆注技術(shù)被越來越多的應(yīng)用于工程實(shí)際，而同

7、時(shí)混凝土早期裂縫的控制問題，也成為困擾施工技術(shù)人員的主要難題。對大體積混凝土而言，因其體積龐大，中部產(chǎn)生的水化熱不能及時(shí)排出，聚集在內(nèi)部，而上部混凝土散熱較快，從而產(chǎn)生較大溫差，上下層因溫度變形不一，相互約束，從而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)致使混凝土產(chǎn)生裂縫。工程實(shí)際中，混凝土的溫度分析比較復(fù)雜，它要受結(jié)構(gòu)形式、氣候條件、施工工藝、材料特性以及施工條件等多種因素的影響。隨著有限元理論和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，利用大型有限元軟件對大體積混凝

8、土施工進(jìn)行數(shù)值模擬，無疑會對工程施工具有一定的指導(dǎo)意義，本文結(jié)合實(shí)際工程，應(yīng)用有限元軟件對施工期間的溫度場進(jìn)行了模擬，并運(yùn)用該軟件分析了養(yǎng)護(hù)情況對溫度場的影響。收稿日期：2010—05—15作者簡介：鄭毅(1966一)，女。重慶人，本科學(xué)歷，高級工程師，西安曲江大明宮投資(集團(tuán))有限公司總工程師。1工程概況法門寺位于陜西省寶雞地區(qū)扶風(fēng)縣城以北10km處的法門鎮(zhèn)，是我國著名的佛教寺院，其供奉佛指舍利的歷史，可追溯數(shù)千百年。法門寺合十舍利塔

9、屬于佛教建筑，新建工程總高度147m，寬54m(裙房底盤寬253m)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙手合十的特殊造型?？偨ㄖ娣e為109122m。其中基礎(chǔ)底板部分平面尺寸為54m54m，最大厚度8m(標(biāo)高為一22900m到一14900m)，最小厚度2m，混凝土強(qiáng)度等級為C35，抗?jié)B等級為s8，混凝土澆筑量約為12000余立方米，屬于大體積混凝土。設(shè)計(jì)要求混凝土中心溫度≤65~C，內(nèi)外溫差≤25~C，最大降溫速率不超過2℃／d，這些要求是混凝土施工時(shí)的最大

10、難點(diǎn)。2分析模型的建立21三維有限元模型本文結(jié)合工程所做的溫度監(jiān)測方案，對裂縫控制中最危險(xiǎn)的CT6進(jìn)行單獨(dú)分析。CT6長為295m，寬為98m，高20m；取地基厚度為15m，長度為50m，寬度為30m。分43第37卷鄭毅，等：基礎(chǔ)筏板大體積混凝土溫度場數(shù)值模擬與分析第8期上的表面溫度的影響較大，當(dāng)養(yǎng)護(hù)情況較差時(shí)，表面降溫速度較大，會造成溫差加大，從而形成較大的溫度應(yīng)力，隨著養(yǎng)護(hù)情況的加強(qiáng)，表面溫度逐漸升高。由圖6可知，養(yǎng)護(hù)情況對中部溫度

11、在升溫階段影響不大，而在降溫階段，養(yǎng)護(hù)對中部溫度影響較大。圖5不同養(yǎng)護(hù)情況下表面溫度變化時(shí)程圖6不同養(yǎng)護(hù)情況下中心溫度變化時(shí)程4結(jié)論通過本文的計(jì)算和分析，得到以下結(jié)論：1)通過現(xiàn)場監(jiān)測和計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算結(jié)果的對比，可以看出采用有限元方法對大體積混凝土施工期間溫度場進(jìn)行模擬。然后以此得到的結(jié)果為依據(jù)，采取合適的降溫、保溫措施，防止溫差過大導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。2)通過分析不同養(yǎng)護(hù)情況下的溫度時(shí)程曲線可知，養(yǎng)護(hù)條件對溫度場的影響很大，特別是表

12、面溫度受養(yǎng)護(hù)情況的影響很大，養(yǎng)護(hù)情況對中心溫度的影響主要表現(xiàn)在降溫階段。參考文獻(xiàn)[1]Liou，DonaldDEffectsofconstructionjointin／I]aSSflowableconcrete[J]JournalofMaterialsinCivilEngineering，1998[2]王鐵夢工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M]北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997[3]朱伯芳大體積混凝土的溫度應(yīng)力與溫度控制[M]北京：中國電力出版社，1

13、999[4]劉秉京混凝土技術(shù)[M]北京：人民交通出版社，2004[5]袁昆后澆帶的應(yīng)力分析及在大體積混凝土中的應(yīng)用[D]西安建筑科技大學(xué)。2002[6]張亮亮，趙亮，等橋墩混凝土水化熱溫度有限元分析[J]重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，(10)[7]楊秋玲，馬可栓，等大體積混凝土水化熱溫度場三維有限元分析[J]哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，(2)【8]鄧漢榮，過凱，蔣運(yùn)林珠江新城核心區(qū)市政交通項(xiàng)目底板混凝土早期應(yīng)力分析[J]建筑結(jié)

14、構(gòu)，2007，(9)[9]張松濤，李民ANSYS在分析混凝土結(jié)構(gòu)溫度場及溫度應(yīng)力中的應(yīng)用[J]中國水運(yùn)(理論版)，2006，(5)(上接第38頁)沉降位移隨平衡土開挖深度增加而增大。各建筑物的沉降最大值為一15mill，最小值為一7film。地表沉降較均勻，最大值為一10him，最小值為一8mm。6效果分析1)施工中采用原設(shè)計(jì)為二層地下室的護(hù)壁樁作為三層地下室的基坑土壁支護(hù)，雖是不得已而為之，但也是根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況尋求解決施工難題的

15、一種嘗試。2)本工程采用了先期預(yù)留護(hù)壁樁平衡土，后期增加護(hù)壁樁內(nèi)支撐，基礎(chǔ)工程樁分兩次施工的支護(hù)方案，確保了基礎(chǔ)施工工期，同時(shí)節(jié)約了施工措施費(fèi)用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。3)根據(jù)施工方案，在基坑施工過程中，采用科學(xué)儀器，對基坑周圍地表、建筑物的沉降位移和變形進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，對護(hù)壁樁樁頂及樁身水平位移實(shí)施全過程監(jiān)測，最終監(jiān)測結(jié)果顯示各觀測點(diǎn)位移均處于正常穩(wěn)定狀態(tài)，說明該支護(hù)方案是成功的。4)利用監(jiān)測的信息直接指導(dǎo)施工，能及時(shí)消除施工