大体积混凝土水化热分析整理

1、例题3 大体积混凝土水化热分析例题. 大体积混凝土水化热分析概要此例题将介绍利用MIDAS/Gen做大体积混凝土水化热分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。此例题的步骤如下：1. 简要2. 设定操作环境及定义材料3. 定义材料时间依存特性4. 建立实体模型5. 组的定义6. 定义边界条件7. 输入水化热分析控制数据8. 输入环境温度9. 输入对流函数10. 定义单元对流边界11. 定义固定温度12. 输入热源函数及分配热源13. 输入管冷数据14. 定义施工阶段15. 运行分析16. 查看结果1.简要本例题介绍使用MIDAS/Gen 的水化热模块来进行大体积混凝土水化热分析的方法。例题模型为

2、板式基础结构，对于浇筑混凝土后的1000个小时进行了水化热分析，其中管冷作用于前100个小时。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下：Ø 地基：17.6 x 12.8 x 2.4 mØ 板式基础：11.2 x 8.0 x 1.8 mØ 水泥种类：低热硅酸盐水泥（Type IV）1/4模型 板式基础 地基 图1 分析模型 2.设定操作环境及定义材料在建立模型之前先设定环境及定义材料1. 主菜单选择 文件>新项目2. 主菜单选择 文件>保存：输入文件名并保存3. 主菜单选择 工具>单位体系：长度 m，力 kN注：也可以通过程序右下角随时更改单位。图2

3、定义单位体系4. 主菜单选择 模型>材料和截面特性>材料： 添加：定义新材料材料号：1 名称：基础 规范：GB(RC) 混凝土：C30 材料类型：各向同性材料号：2 名称：地基 设计类型：用户定义 材料类型：各向同性弹性模量：1e6 泊松比：0.2 线膨胀系数：1e-5 容重：18 5. 主菜单选择 工具>单位体系： 长度 m， 力 kgf，热度 kcal6. 主菜单选择 模型>材料和截面特性>材料：编辑：修改材料热特性数据基础 比热：0.25 热传导率：2.3地基 比热：0.2 热传导率：1.7 图3 定义材料3.定义材料时间依存特性1. 主菜单选择 模型>

4、;材料和截面特性>时间依存性材料（抗压强度）： 添加：定义基础的时间依存特性名称：强度发展 类型：设计规范 规范：ACI 混凝土28天抗压强度：3e4 KN/m2 混凝土抗压强度系数a 4.5 b 0.95 2. 主菜单选择 模型>材料和截面特性>时间依存性材料连接： 强度进展：强度发展 选择指定的材料：1.基础 添加 注：材料的收缩徐变特性在水化热分析控制中定义。 图4 定义材料时间依存特性 图5 时间依存性材料连接 4.建立实体模型1. 主菜单选择 模型>节点>建立： 坐标1（0 0 0） 2（8.8 0 0） 3（8.8 6.4 0） 4（0 6.4 0）2

5、. 主菜单选择 主菜单选择 模型>单元>建立： 单元类型：板 4节点 类型：厚板 材料：1:基础 厚度：1 节点连接：1 2 3 43. 主菜单选择 主菜单选择 模型>单元>扩展：选择板单元 扩展类型：平面单元>实体单元 目标：删除 单元类型：实体单元 材料：1:基础 生成形式：复制和移动 复制和移动：等间距 dxdydz：0 0 4.2 复制次数：1注：此处无需定义真实板厚，只是用于扩展成实体单元。 图6 生成节点和临时板单元 图7 生成实体模型单元细分及部分单元删除：1. 主菜单选择 模型>单元>分割：选择实体单元单元类型：实体单元 等间距 x 1

6、1 y 8 z 7 2. 主菜单选择 模型>单元>删除：选择Front view中单元 类型：选择 包括自由节点 选择Left view中单元 类型：选择 包括自由节点Left viewFront view 图8 单元细分及部分单元删除单元进一步细分：主菜单选择 模型>单元>分割：选择Front view中实体单元单元类型：实体单元 等间距 x 2 y 1 z 1 选择Front view中实体单元单元类型：实体单元 等间距 x 1 y 2 z 1 选择Left view中实体单元Front viewLeft view单元类型：实体单元 等间距 x 1 y 1 z 2

7、选择Left view中实体单元注：模型几何形状、边界、荷载均对称，所以此处取1/4模型来模拟。Left view图9 生成最终实体模型修改地基材料：主菜单选择 模型>单元>修改单元参数参数类型：材料号 形式：分配 定义 2:地基 选中图中下部单元图10 修改地基材料特性5.组的定义主菜单选择 模型>组>定义结构组： 名称：基础 添加 名称：地基 添加在模型窗口中利用拖放功能分配各个组的单元图11 定义结构组及分配单元1：主菜单选择 模型>组>定义边界组： 名称：约束条件 添加 名称：对称条件 添加 名称：固定温度条件 添加 名称：对流边界 添加6.定义边界

8、条件1. 主菜单选择 窗口>新窗口2. 主菜单选择 窗口>水平排序3. 主菜单选择 模型>边界条件>一般支承：边界组名称：约束条件 添加 D-all Front viewLeft view注：实体单元每个节点只有三个平动自由度。 图12 定义约束条件主菜单选择 模型>边界条件>一般支承：边界组名称：对称条件 添加 Dx 选择Front view中单元边界组名称：对称条件 添加 Dy 选择Left view中单元 Left viewFront view注：这里取1/4模型需输入对称边界条件。 图13 定义对称条件7.输入水化热分析控制数据主菜单选择 分析>

9、;水化热分析控制：最终施工阶段：最后施工阶段 积分系数：0.5 初始温度：20oc单元应力输出位置：高斯点 类型：徐变和收缩 徐变计算方法：有效系数phi1：0.73 t<3 phi1：1 t>5 使用等效材龄和温度 自重系数：-1 图14 输入水化热分析控制数据8.输入环境温度主菜单选择 荷载>水化热分析数据>环境温度函数：函数名称：环境温度 函数类型：常量 温度：20oc 图15 输入环境温度函数9.输入对流函数主菜单选择 荷载>水化热分析数据>对流系数函数：函数名称：对流系数 函数类型：常量 对流系数：12 kcal/m2*hr*C 图16 输入对流系

10、数函数10.定义单元对流边界1. 主菜单选择 窗口>新窗口2. 主菜单选择 窗口>水平排序3. 主菜单选择 荷载>水化热分析数据>单元对流边界：边界组名称：对流边界 对流系数函数：对流系数 环境温度函数：环境温度 选择：根据选择的节点图17 定义单元对流边界11.定义固定温度 主菜单选择 荷载>水化热分析数据>固定温度：边界组名称：固定温度条件 温度：20ocFront view Left view 图18 定义固定温度 12.输入热源函数及分配热源 1. 主菜单选择 荷载>水化热分析数据>热源函数：函数名称：热源函数 函数类型：设计标准 最大绝

11、热温升：41 导温系数：7592. 主菜单选择 荷载>水化热分析数据>分配热源：热源：热源函数 图19 定义热源函数图20 分配热源13.输入管冷数据 这里假设把冷却管设置在距基础底部0.9m高的位置。为了输入数据的方便，将相应位置的节点选择后激活。主菜单选择 荷载>水化热分析数据>管冷：名称：管冷 比热：1 kcal*g/KN*C 容重：1000 KN/m3 流入温度：15C流量：1.2 m3/hr 流入时间：开始 CS1 0 hr 结束 CS1 100 hr管径：0.027 m 对流系数：319.55 kcal/m2*hr*C 选择：两点图21 激活管冷节点图22 定义管冷14.定义施工阶段主菜单选择 荷载>水化热分析数据>定义水化热分析施工阶段：名称：CS1 初始温度：20oc 时间：10 20 30 45 60 80 100 130 170 250 350 500 700 1000 添加单元：地基 基础 边界：约束条件 对称条件 固定温度条件 对流边界图23 定义施工阶段1