混凝土底板温度及温度应力影响参数分析.pdfVIP

东 北 电 力 大 学 学 报 第 29卷第6期 JournalOfNortheastDianliUniversity Vo1．29．No．6 2009年 12月 NaturalScienceEdition Dec．．2009 文章编号：1005—2992(2009)06—0011—04 混凝土底板温度及温度应力影响参数分析 侯景鹏 ，刘立军，陈 晨 (东北电力大学 建筑工程学院，吉林 吉林 132012) 摘 要：借助参数化设计语言(APDL)分析了水泥品种及标号、结构尺寸、外界约束对混凝土底板 温度及温度应力的影响。结果表明：与普通硅酸盐水泥525相 比，普通硅酸盐水泥 425、矿渣水泥425可 使底板最大拉应力分别减低约21％、37％；底板平面尺寸增大，压应力几乎保持不变，拉应力增大 ，发展 较为平缓；底板厚度越大，出现最高温度的龄期越晚，底板降温时持续高温时间更长，且温度应力随厚度 增大而增大。 关 键 词：混凝土底板；水泥品种；结构尺寸 ；外部约束；温度应力 中图分类号：TU528 文献标识码 ：A 0 引 言 工程实际中，混凝土底板温度场及温度应力分析比较复杂，受气候条件、外部约束、结构形式、施工 工艺、材料特性等多种因素的影响…。混凝土底板在浇筑、养护过程中，水泥水化热不易散发，使 内部 温度急剧升高，体积膨胀 ，由于地基 以及其它约束的限制，膨胀不能 自由进行，混凝土内产生压应力；混 凝土冷却凝固时，随着混凝土温度逐渐降低 ，底板体积随之冷缩，底板中在抵消压应力后会逐渐产生较 大的拉应力。 一 旦拉应力超过混凝土同龄期抗拉强度时，结构内部产生裂缝，影响底板的工作性能、整体性和耐 久性，给结构安全带来隐患。分析不同因素对混凝土温度场及温度应力的影响可以为温控防裂提供有 效的依据和参考。 1 水泥品种及标号的影响 1．1 水泥 品种及标号 水泥水化热是影响混凝土底板 内部温度变化及温度应力的重要因素之一。水泥水化热 是造成温 度升高的直接原因，而水化热主要取决于水泥矿物成分。不同品种水泥，矿物成分不同，水化热也就不 同 J。水泥水化热可采用公式 (1)表述 ： Q(丁)=Q。[1一exp(一0 )] (1) 式中：Q()为 下时的水化热，kJ／kg；Q。为 ．r— oo时最终水化热，kJ／kg；~-为龄期，天，口、b是表征水 收稿 日期：2009—10—15 作者简介：侯景鹏(1973一)，男，副教授，博士，主要从事混凝土结构研究 l2 东北 电力大学学报 第29卷 泥水化放热速率的常数，随水泥品种不同而变。 取底板尺寸为60m ×60m×2m，地基为 180m×180mX10m，借助有限元软件ANSYS对混凝土 底板温度场及温度应力进行计算。由于对称性，取四分之～区域作为计算域。温度场分析时采用热单元 SOLID70；温度应力采用结构单元SOLID45，进行普通硅酸盐525、普通硅酸盐425、矿渣水泥425的混凝 土底板的计算。 1．2 计算结果及讨论 其它条件(混凝土导热系数、比热、环境温度、初始温度等)相同的情况下，混凝土底板内部中心点 温度随龄期的变化见图1。普通硅酸盐525的混凝土内部温度最高，达63．7℃，比普通硅酸盐425高 2℃ 一3℃，比矿渣425水泥高近 10℃；矿渣425水泥底板中心点出现最高温度的龄期最晚。 拉应力是在混凝土降温冷缩受到约束产生的。 普通硅酸盐525在第 l0天出现最大拉应力，达到 2．45MPa，而矿渣水泥第 13天出现最大拉应力，其值 为 1．55MPa，普通硅酸盐425介于两者之间，在第 12 天出现最大应力。与普通硅酸盐525相比，矿渣水泥 4 2 0