桥梁施工大临设计midas建模超全资料2

大体积混凝土水化热分析主讲人：葛俊颖TelQ:779325833Email:gejygejy@163.com石家庄铁道大学土木工程学院主要内容大体积混凝土概念大体积混凝土主要温控措施大体积混凝土水化热分析原理MidasCivil大体积混凝土水化热分析步骤MidasCivil大体积混凝土水化热分析实例大体积混凝土概念美国标准（ACIC116）：“任何大体积的现浇混凝土，其尺寸足够大以致要求处理混凝土所放出的热量和伴随的体积变化以减少开裂”日本建筑学会标准（JASS5）：“结构断面最小尺寸在800mm2以上，水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差超过25°C的混凝土，称为大体积混凝土”我国《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）：“混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。”大体积混凝土概念

总的来说，大体积混凝土具有形体庞大、水泥水化热引起的温度应力较大的特点，必须采取措施解决水化热及其引起的体积变形问题，否则会出现不可忽视的开裂问题，这样的混凝土可视为大体积混凝土。

大体积混凝土概念 需要做水化热分析的大体积混凝土的尺寸标准与结构形式、使用材料、使用条件有关。一般认为水泥水化热引起的混凝土内外最高温差在25℃以上的混凝土结构，就必须考虑其水化热问题。具体到尺寸上，一般来说板厚超过80~100cm时，底部固定的墙厚超过50cm时均需做水化热分析。在桥梁工程中的大体积混凝土一般为群桩的承台、大跨度桥梁的0号块等。对渡槽，虽然其混凝土方量不大，构件的厚度也较小而达不到上述标准，但是因其对裂缝要求较高，所以往往也要进行水化热分析。大体积混凝土概念 根据工程实测资料，大体积混凝土裂缝一般出现在混凝土浇筑初期。这段时间内，由于水泥水化反应速率较快，混凝土核心位置将很快达到峰值，形成混凝土内部和表面的巨大温差，易形成贯穿裂缝。因此对大体积混凝土内部温度场进行预测，避免过大的内外温差造成温度裂缝，对大体积混凝土的施工具有重要的指导意义。 在水化反应初期，混凝土表面温度低于内部温度，这种温差使混凝土表面发生张拉应力，产生表面裂缝。水泥水化热达到最高值后会产生降温过程并引起混凝土的收缩，收缩受到外部（地基或结构）表面约束，使温度下降阶段内部收缩变形大于表面，所以在混凝土内部发生张拉应力，导致内部裂缝。相关规范及其规定《大体积混凝土施工规范》（GB50496—2009）混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃；混凝土浇筑块体的里表温差不宜大于25℃；混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d。混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50－2011）混凝土表面和内部温度，温差不宜超过25℃。《铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设〔2010〕241号）混凝土内部温度不宜超过60℃，最大不得超过65℃。养护期间混凝土的芯部与表面、表面与环境之间的温差不得超过20℃(轨道板、预应力箱梁不得超过15℃)。补充规定砼入模温度不应超过30℃，不低于10℃。砼与邻接已硬化砼或岩土介质之间的温差不大于25℃。淋注于砼表面的养护水温度低于砼表面温度的差不大于15℃。后浇带砼的断面平均温度与环境温度差小于15℃;大体积砼分层施工时,施工间隔一般为5~7d。砼模板拆除时砼表面温度与环境温度之差不宜超过2℃。大体积混凝土主要温控措施 为了防止结构中出现过大的温度变化和引起较大的拉应力，应对大体积混凝土结构进行温度控制，即控制基础温差（即基础与浇筑层之间的温差）和层间温差（上下层之间的温差）。主要的温控措施有以下几方面：1）采取合理的结构形式和适当的分缝、分块方案，以减少结构内部的相互约束，释放内部应力。2）沿高度分层施工，并在两层之间设置几天的间歇期，使之自然散热，减少基础温差和层间温差。3）降低混凝土入模温度。采用骨料预冷、冷水搅拌等，使入模温度降低。4）采用低热高强水泥，使水化热量降低，减少混凝土的绝热温升值。5）设置冷却水管，降低混凝土的内部温度。6）采用具有自生体积膨胀的水泥或外加剂，利用自生体积膨胀来抵消混凝土中的温度收缩变形。7）进行表面养护，防止表面附近过大的温差和水分散失引起的干缩应变，同时也要防止寒潮袭击。8）尽可能在低温季节施工。9）提高施工管理水平和施工质量，保证上述温控措施的实现。大体积混凝土水化热分析原理1．水化热分析包括温度分析（热分析）和温度应力分析两部分。2．基本概念

热流密度：在单位时间内通过单位面积的热量，是荷载。热传导、对流和辐射都可以用热流密度表示。

绝热边界（第二类边界条件）：将混凝土置于边界绝热的条件下时不存在热量的损失，水化热发出的热量全部用于自身温度的提高。

对流边界（第三类边界条件）：已知混凝土表面的对流换热情况。

大体积混凝土土水化热分析析原理初始温度：初始温度是是指浇筑混凝凝土时的水、、水泥、骨料料的平均温度度，是进行分分析的初始条条件。环境温度：是指混凝土土浇筑后养护护过程中的周周围温度，可可以输入固定定温度（第一一类边界条件件），也可以以输入时间的的合适函数形形态。固定温度：是热传递分分析的边界条条件，在分析析过程中其值值保持不变。。热传递分析析时，若没有有输入节点的的对流条件或或固定温度，，那么该分析析将被视为是是在没有热传传递的绝热状状态下进行分分析。对称模模型可取一半半模型分析，，此时在对称称面上为绝热热边界条件。。MidasCivil混凝土水化热热分析步骤1）在模型>材料和截面特特性>时间依存材料料(徐变/收缩)和模型>材料和截面特特性>时间依存材料料(抗压强度)中输入材料的的时间依存特特性值，然后后在模型>材料和截面特特性>时间依存材料料的连接中将时间依存存材料特性与与定义的一般般材料连接起起来。2）在荷载>水化热分析数数据中输入水化热热分析必要的的数据（环境境温度函数、、对流系数函函数、定义及及分配热源、、定义对流边边界和施工阶阶段）。MidasCivil混凝土水化热热分析步骤3）MIDAS/Civil程序中进行水水化热分析时时，要设置““水