混凝土坝复合式永久保温板的数值模拟
混凝土坝的复合式永久保温防渗板
（ ｈｎ ｓｔｔ ｏ ｔ ｅｏｒｅ ｎ ｙｒｐｗ ｒＲ ｓａ ｈ ｅｉｇ １０ ３ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｉａＩ ｔｕｅ ｆ ｎ ｉ Ｗａ ｒ ｓｕｃｓａｄＨ ｄｏ ｅ ｅｅｒ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ８ ｈ ） ｅＲ ｏ ｃ ｊ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃ ａ ｋ ｙ ａ ｐ ａ ｎ ｔ ｅ ｐ ｒ ｄ ｏ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｅｌ ａ ｎ ｔ ｅ ｐ ｒ ｄ ｏ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ ｏ ｏ ｃ ｅｅ ｄ ｍｓ Ｐ ｒ ｎ ｅ ｔ ｓｒ ｃ ： ｒ ｃ ｓｍａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｈ ｅｉ ｆｏ ａｉ ｓ ｗ ｌ ｓ ｉ ｈ ｅ ｉ ｆ ｃ ｎ ｔ ｃｉ ｆ ｃ ｎ ｒ ｔ ａ ． ｅ ｍａ ｎ ｏ ｅ ｏ ｏ ｒ ｏ ｔｅ ａ ｎ ｕ ａｉ ｎ ｉ ｅ ｅ ｓ ｒ ｏ ｏ ｃｅ ｅ ｄ ｍ ｏ ｐ ｅ ｅ ｔｃａ ｋ ｎ ｎ ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｆ ｐ ｒ ｔ ｎ Ａ ｒ ａ ｅ ｔｃ ｍｐ ｕ ｄ ｐ ａｅ ｏ ｈ ｒ ｌｉ ｓ ｌｔ ｓｎ ｃ ｓ ａ ｙ ｆｒ ｃ ｎ ｒ ｔ ａ ｔ ｒｖ ｎ ｒｃ ｉｇ ｉ ｈ ｅｉ ｄ ｏ ｅａ ｉ ． ｍ ｏ ｏ ｏ ｅ ｐ ｍ ｎ ｎ ｏ ｏ ｎ ｌｔ ｆ
程 外 ，在 混凝 土坝施 工 中 已很 少采 用 。 由于 塑料工 业 的发展 ，混 凝土 坝 的表 面保温 目前 主要采 用泡 沫 塑料 ，应用 较 多的有 ３种 ，即聚苯 乙烯 泡沫板 、聚氨脂 泡 沫涂层 和 聚 乙烯 泡 沫被 。
Ｐｅ ｍ ａ ｎｔｃ ｍ ｐ ｕｎｄ ｐｌ ｔ ｈｅ ａ ｎｄ ｔ ｒ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｃ ｎ ｒ ｔ ａｍｓ ｒ ｎｅ ｏ ｏ ａ ｅ ｏｆｔ ｒ ｌａ ｍ ｗａ ｅ ｎｓ ｌ ｔｏ ｏ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ
ＺＨ Ｕ —ａ ｇ， Ｍ ＡＩＳ ｕ—ａ ｇ Ｂｏ ｆｎ ｈ ｆｎ
大体积混凝土(筏板基础)温度场仿真分析与温控监测
图 ６ 不同时刻的温度场分布云图
图 ７ 布置测点的温度变化曲线
４１２
云南民族大学学报（自然科学版） 第 ３０卷
筏板基础不同时刻的应力云图如图 ８，在混凝土 浇筑完成后，底板上部和下部承受拉应力，中部承受 压应力，并且温度应力随着时间不断变大．从 ７０ｈ以 后，底板表面温度应力的范围逐渐向基础中心收缩，
参考文献：
［１］ ＮＡＳＳＩＮＡ，ＤＡＮＩＣＡＬＪ．Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｏｒｒｏｌｌ ｅｒｃｏｎｃｒｅｔｅｄａｍｓ：ｃａｓｅｓｔｕｄｙｓｔａｇｅｃｏａｃｈｄａｍ［Ｊ］．ＤａｍＥｎ ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９２，３：３９－４２
合理有效的保温措施来降低内外温差，对控制混凝 ［２］ＹＯＮＧＷ，ＬＵＮＡＲ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａ
在监测混凝土应变的过程中，内部水化热的过
中部、下部），控制点间距为 ６００ｍｍ，上部控制点距 程会使得其体积发生收缩和膨胀发生变化，此时混
离底板顶面 ８０ｍｍ，中部控制点位于底板中间，下部 凝土的弹性模量也算随之改变，因此我们通过测试
பைடு நூலகம்１０
云南民族大学学报（自然科学版） 第 ３０卷
摘要：对于大体积混凝土筏板基础在温度场影响下的应力变化和分布规律，结合具体的实际案 例，现场监测得到了混凝土的温度和应力应变变化规律，并与计算得到的数值结果进行了对比， 说明了研究结果的可靠性．研究表明大体积混凝土在发生水化热反应的过程中，不同时刻的温度 场和应力场变化较大，尽早地进行混凝土开裂防治，能有效解决温度应力引起的表面裂纹问题， 保证施工质量和安全． 关键词：大体积混凝土；温度场；数值模拟；监测 中图分类号：ＴＵ７５５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－８５１３（２０２１）０４－０４０８－０６
【国家自然科学基金】_rcc_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803
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2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
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定性空间推理 复合型断裂准则 培养的 响应面法 变形监测 反分析 双k断裂参数 区域连接演算 动力模型试验 凸壳 光纤温度监测 信号传递和转录活化因子 保温效果 仿真混凝土 三维有限元浮动网格法 rcc重力坝 rcc23 peg/pei复合膜 bp神经网络 9-交集
科研热词 碾压混凝土坝 碾压混凝土重力坝 肾肿瘤 肾细胞癌 碾压混凝土 动物模型 rcc 马立克氏病毒 金安桥水电站 路径相容 超氧化物歧化酶 豚鼠 诱导缝 试验研究 表达 血红蛋白含量 血液红细胞数 肺转移细胞亚株 肺转移 网织红细胞比例 约束满足问题 红细胞压积 粘弹性参数 等效强度 程序 碾压混凝土拱坝 石粉 眼球 白细胞数 癌 病理学,临床 病理学 生长 温度线膨胀系数 温度标准 渗流 水电站 水泥比表面积 水工结构 正视化 极限拉伸值 有限元法 新技术 数据库 抗震安全性 抗裂性能 抗滑稳定 性能 彭水水电站 异质复合 度量 应力场
推荐指数 4 3 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
型钢-水泥土复合重力式挡墙协同工作的变形特性分析
第35卷2021年第1期2月岩 土 工 程 技 术G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g T e c h n i qu e V o l .35N o .1F e b ,2021文章编号:1007-2993(2021)01-0007-05型钢-水泥土复合重力式挡墙协同工作的变形特性分析陈 梦(华东建筑集团上海申元岩土工程有限公司,上海 200011)基金项目:华东建筑集团科研项目(09120K 0004)作者简介:陈 梦,男,1988年生,浙江兰溪人,硕士研究生,工程师,主要从事岩土工程领域的设计与研究㊂E -m a i l :t u m u c m@126.c o mʌ摘要ɔ 水泥土重力式挡墙内插H 型钢作为基坑变形控制的一种手段㊂通过分析悬臂结构弹性支点变形计算方法,指出组合墙体自身抗弯刚度是关键的影响因素㊂而不同受力阶段型钢和水泥土协同工作的各自荷载的分担作用发生变化,抗弯刚度存在不确定性㊂为了研究复合重力式挡墙的变形特性,以上海软土地区某挖深5.4m 的基坑为工程实例,建立型钢--水泥土重力式挡墙三维模型进行数值模拟,发现复合结构开挖至坑底后最大位移出现在开挖面中部,较好地限制了顶部位移,且水泥土分担荷载的作用明显㊂进一步分析发现水泥土截面置换率控制在构造要求范围内较经济,型钢前排密布更为有利㊂ʌ关键词ɔ 水泥土重力式挡墙;H 型钢;协同工作;变形;数值模拟ʌ中图分类号ɔ T U476.4 ʌ文献标识码ɔ Ad o i :10.3969/j .i s s n .1007-2993.2021.01.002开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):D e f o r m a t i o nC h a r a c t e r i s t i c s A n a l y s i s o f C o o p e r a t i v eW o r k f o r S h a pe d S t e e l -r e i nf o r c e dC e m e n t -s o i l C o m p o s i t eR e t a i n i ng Wa l l C h e nM e n g(S h a n g h a i S h e n y u a nG e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g C o .,L t d .,S h a n gh a i 200011,C h i n a )ʌA b s t r a c t ɔ A s am e t h o d t oc o n t r o l d e f o r m a t i o n ,s h a p e ds t e e l -r e i n f o r c e dc e m e n t -s o i l c o m p o s i t e r e t a i n i n g wa l l c o u l db e u s e d i n e xc a v a t i o n e n g i n e e r i n g .B a s ed o n t he a n a l ys i s o f t h e c a l c u l a t i o nm e t h o d f o r t h e d e f o r m a t i o n o f t h e c a n t i l e v e r s t r u c t u r e ,i t i s p o i n t e d o u t t h a t t h e b e n d i n g s t i f f n e s s o f a c o m p o s i t ew a l l i s t h e k e y f a c t o r .H o w e v e r ,t h e l o a d s h a r i n g o f t h e s t e e l a n d c e -m e n t -s o i l i s v a r i e dw i t h a p p l i e d l o a d ,s o t h e b e n d i n g s t i f f n e s s i s u n c e r t a i n u n d e r e x t e r n a l l o a d .T o a n a l ys e t h e d e f o r m a t i o n c h a r -a c t e r i s t i c s o f a c o m p o s i t e r e t a i n i n g wa l l ,a t h r e e -d i m e n s i o n a lm o d e lw a s e s t ab l i s h e d f o r n u m e r ic a l s i m u l a t i o nb a s e do na c a s e s t ud y o f a 5.4mde e p e x c a v a t i o n i n S h a n g h a i .I t i sf o u n d t h a t t h em a x i m u md i s p l a c e m e n t a p pe a r e d i n t h em i d d l e of t h e s t r u c -t u r e ,w h i c h l i m i t e d t h e d i s p l a c e m e n t a t t h e t o p .A l s o ,t h e c e m e n t -s o i l c a n s h a r e t h e l o a d a n d c o n t r i b u t e t o t h e d e f o r m a t i o n c o n -t r o l .I t i s e c o n o m i c a l t o c o n t r o l t h e r e p l a c e m e n t r a t i o o f t h e c e m e n t -s o i l w i t h i n t h e r e q u i r e m e n t s ,a n dm o r e f a v o r a b l e t o d e n s e l y a r r a ng e th e f r o n t r o w s o fH -s h a p e d s t e e l .ʌK e y wo r d s ɔ c e m e n t -s o i l r e t a i n i n g w a l l ;H -s h a p e d s t e e l ;c o o p e r a t i v ew o r k ;d e f o r m a t i o n ;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n 0 引言水泥土重力式围护墙是以水泥系材料为固化剂,通过机械设备将固化剂和地基土强行混合搅拌,形成有一定厚度和嵌固深度的墙体以承受墙后水㊁土压力的一种支挡结构,是目前上海软土地区7m内基坑常用的围护形式[1]㊂该工艺无需设内支撑,便于挖土,但侧向变形较大,尤其是挖深超5m 的基坑,墙顶水平位移常常达到几十厘米,不适用于有外界环境控制要求的场地㊂从而有了研究以水泥土为主体,内插型钢等劲性材料的复合重力式围护墙的需求和必要性㊂该法通过在一定墙宽和入土深度的水泥土挡墙内设大刚度型钢结构,与水泥土共同工作承受外部荷载,能较好地控制侧向变形㊂目前国内缺乏统一的设计规程和标准,围护结构变形计算仅考虑型钢承担作用,忽略水泥土对复合结构的贡献㊂但实际工程中水泥土与型钢结构一起协同抵抗墙体变形,与单独型钢的工作状态不相同,一些学者已有相关研究[2-6]㊂孔德志等[3]阐述劲8岩土工程技术2021年第1期性水泥土连续墙的工作机理,指出水泥土对荷载分担作用㊂郑刚等[4]通过水泥土组合梁抗弯试验研究了含钢率㊁加载方式及涂刷减摩剂与否对组合梁的抗变形能力和破坏性状有着重要影响㊂杨平等[5]认为双根型钢铰接水泥土梁更适用于实践工程㊂目前的研究主要在全截面水泥土劲性结构(S MW工法)已取得一些进展,而工程中常用的格栅型布置(具有一定水泥土置换率)㊁截面宽度较厚的水泥土挡墙内插H型钢的研究工作尚少㊂本研究就目前重力式挡墙位移计算方法展开讨论,并分析不同受力阶段型钢㊁水泥土对墙体荷载的分担情况㊂针对基坑开挖过程中复合挡墙的变形特性,以上海软土地区某基坑工程为例,运用数值模拟的方法进行深入研究,并结合现场监测结果,分析复合围护体位移控制及H型钢弯矩分布规律㊂1重力式挡墙变形计算方法目前水泥土重力式挡墙侧向变形的计算,‘上海基坑工程技术标准“(D G/T J08 61 2018)条文说明中提供了几种计算方法,包括根据收集的案例实测资料归纳出的经验公式法以及最大相对侧移和坑底抗隆起分项系数的案例拟合曲线关系法,但这两种方法均未能反映挡墙自身材料性质的影响㊂而弹性地基梁法是以围护结构作为分析对象,坑底以下被动区土体模拟为刚性支座上一系列独立的弹簧,用m值法建立围护体水平位移关系,是目前围护结构变形主要的分析方法㊂图1为悬臂支挡结构弹性支点法计算简图,在墙后土压力及墙前支点弹簧约束作用下,围护体产生挠曲变形㊂图1悬臂支挡结构弹性支点法计算简图取计算宽度b0的围护结构作为分析对象,根据梁单元的力学分析以及梁任意截面的转角θ㊁弯矩M㊁剪力Q的公式,得到挠曲线微分方程:E I d4y d z4-p a k(z)=0(0ɤzɤh)E I d4y d z4-m b0(z-h)y-p a k(z)=0 (zȡh)式中:E I为围护结构抗弯刚度,k N㊃m2;y为围护结构的侧向位移,m;z为深度,m;p a k(z)为深度z 处的主动土压力,k P a;m为地基土水平抗力比例系数,k N/m4;h为基坑开挖深度,m㊂上述曲线微分方程可见,围护体变形除受场地地层条件㊁坑顶超载㊁开挖深度等外部因素的影响外,其实质是如何确定计算结构自身抗弯刚度的问题㊂而软土地区水泥土挡墙的墙体宽度常常不小于0.7h,构件的跨高比较小,类似深受弯构件,其内力㊁变形计算较为复杂,需进行深入探讨与分析㊂2型钢水泥土相互作用分析复合挡墙由水泥土与型钢两种材料黏结组成,它们的力学性能截然不同,型钢材质均匀且力学性能好,而水泥土抗拉压强度低,力学性能较为复杂㊂关于组合梁共同作用的受力特性以及不同受力阶段两种材料的荷载分担变化情况,可分为三个阶段[4-6]㊂前期线性阶段随荷载增加位移呈线性增长,此时认为组合梁未出现裂缝,水泥土与型钢之间黏结良好,水泥土承担了部分荷载;中期非线性阶段位移随荷载增加发展速率增大,由于水泥土抗拉强度低,受拉区水泥土首先出现裂缝并不断发展,开裂前承受的拉力传递给型钢,从而使裂缝处型钢应力增大,整体刚度下降,但水泥土的作用仍较为明显;后期随着施加荷载增大受拉区型钢应力急剧增大,并达到屈服强度,型钢单独承担荷载,挠度迅速增大,组合梁最终破坏㊂可见,水泥土和型钢的分担作用在不同受力阶段发生变化,随着试验荷载水泥土的分担作用减弱,而型钢的分担作用逐渐增强,组合梁的整体刚度减弱㊂3复合重力式挡墙模型有限元分析3.1工程概况及支护设计上海市某工程基坑整体面积25500m2,周长590m,整体形状呈四边形,普遍区域挖深5.4m,基坑安全等级三级㊂地下室外墙退用地红线约5m,红线外西侧㊁南侧以及东侧临近道路,北侧为空地,周边无重点保护建筑物㊂场地开挖施工影响范围内为上海典型的软土地层分布,地貌属于滨海平原地貌类型㊂根据以往设计案例,选用重力式挡墙作为主要的围护型式,考虑北侧红线外的空地作为项目陈 梦:型钢-水泥土复合重力式挡墙协同工作的变形特性分析9部的临时办公㊁生活区,需重点控制基坑开挖与地下室施工过程中产生的变形,因此该区域坝体内增设双排H 型钢,围护结构做法如图2㊂坝体由8排700@500双轴搅拌桩组成,宽度4.2m ,水泥掺量13%,插入比1ʒ1.31,前排H 488ˑ300ˑ11ˑ18型钢间距1m ,后排间距2m ,顶部设置300m m 厚的砼压顶板,内配双层双向钢筋㊂图2 围护结构剖面图(单位:m m )开挖过程中进行围护墙体深层侧向位移观测,测斜管采用带导槽P V C 塑料管,与型钢一起埋入墙体内,长度与型钢同深㊂测斜点布设在前排型钢附近位置,相邻点位间距20~30m ,数据采集使用北京航天生产的C X -06B 型测斜仪,其读数分辨率为0.02m m ㊂3.2 模型的建立与参数选取水泥土搅拌桩重力式挡墙常常呈格栅状布置,二维平面应变模型不能满足实际需求,因而进行三维模型计算㊂为了保证计算速度同时又不影响计算精度,选取模型尺寸为50m (长)ˑ25m (宽)ˑ20m (高),四周边界约束X ㊁Y 方向位移,底边界约束Z 方向位移,利用M i d a sG T S 软件分析计算的模型网格划分如图3所示㊂所选材料外地层采用小应变硬化土模型,水泥土采用D r u c k e r -P r a g e r 模型,混凝土及型钢采用弹性本构模型,遵循M o h r -C o u l o m b屈服准则㊂外地层与水泥土选用四面体网格单元,型钢选用1D 梁单元,砼压顶板采用2D 板单元,建立三维实体模型㊂模型材料参数根据本项目勘察报告以及上海典型土层硬化模型参数[7],水泥土抗压强度f c u =0.8M P a ,弹性模量取E =120fc u =96M P a ,黏聚力取c =100k P a ,内摩擦角φ=25ʎ㊂土体抗剪强度指标c ㊁φ值选用直剪固结快剪试验峰值,变形参数E r e f 50㊁E r e f o e d ㊁E r e f u r 按照以下近似关系取值:E r e f o e d =0.9E s 1-2㊁E r e f 50=1.2E r e f o e d ㊁E r e f u r =7E r e f o e d㊂本次模型的材料参数取值见表1㊂图3 三维计算模型网格表1 基坑模型材料参数名称h/mγ/(k N ㊃m -3)c/k P a φ/(ʎ)E r e fo e d/M P a ①1.418.01010.02.1②11.418.72218.52.1②33.218.8524.02.3③3.517.61316.51.4④3.016.91311.51.3⑤1-110.717.51613.52.0水泥土18.010025.0(96)混凝土25.0(2.8ˑ104)型钢78.0(2.0ˑ105) 注:()内数值为材料弹性模量E 值㊂3.3 模拟结果分析3.3.1 墙体变形分析基坑开挖是一个坑内逐渐卸载过程,为分析施工过程围护体的变形,本次进行分层开挖的施工全过程模拟㊂基坑开挖到底板垫层底工况下,围护体侧向变形监测资料以及计算分析结果见图4㊂由图可知,实测围护体扣除开挖前初始值后的最大测斜值14.3m m ,约为0.26%h (h 为基坑开挖深度),满足上海市基坑变形控制保护等级标准对应的0.30%h 的要求,未达到设计要求监测报警值20m m 的上限㊂而普通重力坝(不插型钢)采用弹性支点法计算得到的最大测斜值57.1m m ,已超出外界场地变形控制的要求,因此复合墙控制侧向变形效果明显,可以认为H 型钢对提高围护体的抗位变能力显著㊂通过对比模拟开挖后围护体侧向位移与现场监测结果,两者数据吻合性较好㊂普通重力坝结构顶部位移大,底部小,受力形态类似杆系悬臂结构,而10 岩 土 工 程 技 术2021年第1期复合重力式墙体的最大位移出现在开挖面中间深度的位置,较好地限制了顶部位移,加上顶部砼压顶板对前后排型钢的约束作用,可有效控制墙顶的位移和整体位移㊂图4 围护结构侧向位移(1)水泥土置换率对复合墙的变形影响㊂目前较常用墙体宽度为4~5m 的重力坝,其平面布置形式一般为格栅型,构造要求的水泥土置换率(m )接近70%,以节约工程造价㊂图5是m =0%㊁m =70%㊁m =85%㊁m =100%时,改变水泥土置换率模型分析得到的复合墙侧向变形情况㊂从图5可看出,水泥土置换率增大时墙体侧向变形减小㊂置换率从0%增至70%时,最大侧向变形大幅度减小,从21m m 降低至11m m ,此时水泥土提高复合墙体抵抗变形的能力显著㊂但随着置换率再增加,变形减小幅度很小,墙体变形基本趋于稳定,此时水泥土对位移影响很小㊂图5 不同置换率围护结构侧向位移(2)不同型钢布置方式对复合墙的变形影响㊂本次设计墙体内插双排型钢,前㊁后排型钢间距分别为1m ㊁2m ,因此前排整体围护刚度较大,这样可减小临坑面侧的水平位移,提高抗变形能力㊂同时,后排型钢又减轻了水泥土承受的弯矩,有助于提高基坑的安全性㊂图6是前㊁后排型钢间距分别为2m ㊁1m ,后排型钢密布,两种不同型钢布置方式分析得到的复合墙侧向变形情况㊂图6 不同型钢布置方式围护结构侧向位移从图6可看出,在墙内含钢量相同的条件下,前排型钢密布时,整体侧向变形较小,最大位移为11m m ,且墙顶位移得到较好控制㊂而后排型钢密布时,最大位移为18m m ,位于墙顶部位,变形控制能力不如前者㊂3.3.2 前㊁后排型钢弯矩分布不同于杆系悬臂构件,软土地区采用的重力式墙宽度较厚,一般不小于开挖深度0.7倍,因此墙体悬臂跨度与宽度之比一般小于2.0,类似深受弯构件,前㊁后排型钢弯矩分布也不相同㊂图7为模型计算的前㊁后排型钢弯矩分布情况㊂前㊁后排弯矩分布不同,本次基坑设计方案中(m =70%),后排型钢中部的弯矩最大,最大值为-118.3k N ㊃m ,顶部弯矩受到了一定限制,弯矩最大值下移;而前排型钢顶部弯矩最大,最大值为-110.7k N ㊃m ㊂前㊁后排型钢均在内力承受范围内㊂通过改变水泥土截面的置换面积,图7曲线表明随着置换率增大型钢弯矩减小,弯矩承担作用减弱,置换率从零增至70%时,前㊁后排型钢弯矩分别减小了-71.1k N ㊃m ㊁-107.2k N ㊃m ,此时水泥土对墙体荷载的分担作用明显㊂当m >70%时,型钢弯矩减弱幅度较小,此时水泥土的荷载承担作用不再增加㊂陈 梦：型钢水泥土复合重力式挡墙协同工作的变形特性分析１１ m =0%m =70%m =85%m =100%m =0%m =70%m =85%m =100%kN e m)kN e m)图７ 前、后排型钢弯矩分布４ 结论（１）挖深５．４ｍ的基坑通过内插Ｈ型钢方法，开挖至坑底后最大侧向位移约为０．２６％犺，满足规范０．３％犺控制要求，能大幅度提高围护体的抗位变能力。
混凝土面板堆石坝整体稳定性的数值分析
和施 工方 法 。第一座 开工 建设 的 Ｃ Ｒ Ｆ Ｄ是湖 北西 北 口水 库大 坝 ， 高 ９ 第一 座 完工 的是 辽 宁 关 门 坝 ５ｍ； 山水 库 大 坝 ， 高 ５ ． 坝 ８ ５ ｍ。 “ 五 ”末 期 ， 座 八 六
ＣＲ Ｆ Ｄ相继 完建 。１９ ９ ９年 ， 生 桥 一 级 水 电站 大 坝 天
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第 ８卷
第１ ４期 ２ ０ ０ ８年 ７月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ ． Ｎｏ １ Ｊ ｌ ２ ０ １８ ．４ ｕｙ ０８
１７ －８ ９ ２ ０ ）４－ ５ －５ ６ １ １１ （ ０ ８ １－８ ８０ － ３ －
Ｓ ｉｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｇｎ ｅ ｎ ｃ ｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｉ
Ｄ ｍ， ａ 简称 Ｃ Ｒ 是 以 堆 石体 为 支 撑 结 构 ， 在 其 Ｆ Ｄ） 并
上游 表 面设 置 钢 筋 混 凝 土 面 板 作 为 挡 水 防渗 结 构 的一 种堆 石 坝 。 该 坝 型 因其 断 面 较 小 、 全 性 好 、 安
施工方 便 、 用性 强 、 价低 等 优 点 ， 到 国 内外 坝 适 造 受 工界 的广泛 重 视 ， 到 普 遍 的 推 广 和应 用 ， 生 了 得 产 巨大 的社 会经 济 效 益 。一 般认 为 堆 石 坝 １７ ８０年 起 源 于 美 国 ， １０ 至 ９０年 已经 成 为 一 种 典 型 的坝 体 型 式 。１５ ９ ８年英 国 Ｑ ｏ ｈ大 坝 首次 引入 振 动碾 压 实 ｕｆ ｃ 坝体 堆石 ， 而开 始 了 由抛 填 堆石 施 工 方 法 向碾 压 从
不同大坝上游水位工况下大坝具有 良好的抗 滑稳定 安全性。采用 非线 性有限元 数值 模拟 方法， 数值仿真 了堆石 坝的填筑过 程和竣工后 的沉降分布。
混凝土面板堆石坝设计
混凝土面板堆石坝设计混凝土面板堆石坝是一种被广泛采用的水坝类型，以其结构简单、施工方便、维护容易等特点受到工程师的青睐。
这种类型的水坝主要用于拦截河流、水库建设、防洪工程等场合，对于改善水资源分布和满足人类生活需求具有重要意义。
本文将详细介绍混凝土面板堆石坝的设计方法，希望对相关工程提供一定的参考价值。
结构简单：混凝土面板堆石坝主要由混凝土面板和堆石体组成，结构形式简单，便于施工和维护。
施工方便：堆石体可以就地取材，减少了材料运输成本。
同时，坝体施工不受季节限制，提高了施工效率。
维护容易：混凝土面板具有良好的耐久性和抗腐蚀性，减少了维修和更换的频率，降低了运行成本。
适应性强：混凝土面板堆石坝适用于不同的地形和气候条件，具有较强的适应性。
地质勘察：在设计和施工前，应对坝址进行详细的地质勘察，了解地质条件、水文气象等信息，为后续设计提供基础资料。
洪水标准确定：根据国家相关法规和工程等级，确定洪水标准，确保坝体在遭遇洪水时能够安全运行。
结构设计：根据地质勘察结果，进行坝体结构设计。
主要包括混凝土面板厚度、堆石体材料选择、分区设计等。
应力分析：利用数值模拟等技术手段，对坝体进行应力分析，确保坝体在运行过程中具有良好的稳定性。
施工组织设计：根据工程实际情况，制定合理的施工方案，包括施工工艺、施工进度、质量控制等。
运行管理：制定坝体运行管理方案，包括水位控制、设备维护、安全监测等，确保坝体安全运行。
优点：结构简单、施工方便、维护容易、适应性强等。
缺点：坝体高度较高时，施工难度较大；同时，坝体对地质条件的要求较高，如果地质条件不良，可能会影响坝体的稳定性。
混凝土面板堆石坝是一种具有重要应用价值的工程结构形式，具有结构简单、施工方便、维护容易、适应性强等优点。
在设计过程中，应充分考虑地质条件、洪水标准等因素，确保坝体的安全性和稳定性。
在施工过程中应加强质量控制和安全监测，确保工程的顺利实施和运行安全。
随着科技的不断进步和工程实践的积累，混凝土面板堆石坝的设计和施工将更加完善和优化，为人类水资源开发利用提供更加可靠的支持和保障。
基于COMSOL Multiphysics的高面板堆石坝应
基于COMSOL Multiphysics的高面板堆石坝应力变形分析邓七生(鄱阳县水利局 江西上饶 333100)摘要：为了研究100 m以上高面板堆石坝的应力和变形特性，该文采用Duncan-Zhang E-B非线性弹性双曲线模型，采用有限元软件COMSOL Multiphysics建立模型，利用MATLAB函数进行二次开发，对盘石头水库混凝土面板堆石坝的应力和变形进行了分析。
通过分析，获得了混凝土面板堆石坝在竣工期、正常蓄水条件、设计洪水位条件和校核洪水位条件下的应力和变形特征，为100 m以上高混凝土面板堆石坝的施工和运行提供了理论指导。
关键词：高面板堆石坝 应力 变形分析 COMSOL Multiphysics中图分类号：TV641.4文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2022)12(b)-0089-04Stress and Deformation Analysis of High Concrete Face Rockfill Dam Based on COMSOL MultiphysicsDENG Qisheng(Poyang County Water Conservancy Bureau, Shangrao, Jiangxi Province, 333100 China) Abstract:In order to study the stress and deformation characteristics of a face rockfill dam with a height of more than 100 m, the Duncan-Zhang E-B nonlinear elastic hyperbolic model was adopted in this paper. The finite ele‐ment software COMSOL Multiphysics is used to establish the model, and the MATLAB function is used for sec‐ondary development. The stress and deformation of the concrete face rockfill dam of Panshitou Reservoir are ana‐lyzed. Through the analysis, the stress and deformation characteristics of concrete face rockfill dam during the completion period, under normal water storage conditions, design flood level conditions and check flood level con‐ditions are obtained, which provides theoretical guidance for the construction and operation of concrete face rockfill dam with a height of more than 100 m.Key Words: High concrete face rockfill dam; Stress; Deformation analysis; COMSOL Multiphysics混凝土面板堆石坝因其对环境适应性强、施工方便、造价相对较低、抗震性能好等优点，在世界范围内得到广泛应用。
混凝土试件细观结构的数值模拟
抗拉强度/MPa 10.0 2.5～4.0 1.5～3.0 3.0
容重/(kN・m-3) 27.0 21.0 21.0 24.0
固化水泥砂浆体 黏结界面 混 凝 土
3 立方体试件受压数值模拟
文献[23]中150mm×150mm×150mm试件的静载试验的加载速率为0.3MPa/s，得到该试件的平均极限荷 [24～26] 载为47.8MPa。试件端部无摩擦时的极限荷载是有摩擦时的0.55～0.65倍 ，即无摩擦时的极限荷载为 26～31MPa。 试件上端面施加垂直方向的受压荷载，下端部受垂直方向约束，下端部中间点固定。为了与文献[２ 3]的结果对比，数值模拟加载步长取0.3MPa。150mm×150mm×150mm湿筛试件为两级配，最大骨料粒径小 于40mm。由式(1)确定骨料颗粒数分别为中骨料粒径(D＝40～20mm)取30mm颗粒数取6粒；小骨料粒径 (D=20～5mm)取12mm，颗粒数取56粒。由蒙特卡罗方法在试件截面内随机生成颗粒分布如图4(a)。450mm× 450mm×450mm试件为四级配，特大骨料粒径(D＝150～80mm)取120mm，颗粒数取3粒；大骨料粒径(D=80～ 40mm)取60mm，颗粒数取12粒；中骨料粒径(D＝40～20mm)取30mm，颗粒数取35粒；小骨料粒径(D=20～5mm) 取15mm，颗粒数取167粒。骨料颗粒分布如图4(b)。
ε max < ε 0 ε 0 < ε max ≤ ε r ε r < ε max ≤ ε u ε max > ε u
(3)
式中：ft为混凝土各相材料的抗拉强度；ftr为各相破坏单元的 抗拉残余强度，ftr=λft，λ为残余强度系数，0＜λ≤1；ε0
混凝土连续箱梁桥温度场数值模拟及实测验证
第５１卷第３期２０２１年５月东南大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．５１Ｎｏ．３Ｍａｙ２０２１ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０２１．０３．００３混凝土连续箱梁桥温度场数值模拟及实测验证卫俊岭１ 王 浩１ 茅建校１ 祝青鑫１ 王飞球２ 谢以顺１，２（１东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，南京２１１１８９）（２中铁二十四局集团江苏工程有限公司，南京２１００３８）摘要：为研究混凝土连续箱梁桥的日照温度场分布特征，以某大跨混凝土连续箱梁桥为研究对象，根据混凝土结构传热理论，结合当地气象参数与日照辐射半经验公式，采用ＡＮＳＹＳ软件建立了混凝土箱梁桥二维瞬态日照温度场模型，模拟出晴天和阴天混凝土箱梁桥的温度场，并将模拟结果和实测结果进行对比．在此基础上，进一步模拟了混凝土箱梁桥的最大竖向温度梯度分布特征，分析了该温度分布模式对桥梁的作用效应．结果表明，混凝土箱梁桥温度场计算值与实测值吻合良好．相比于设计规范中的混凝土箱梁竖向温度梯度模式，计算拟合的竖向温度梯度对混凝土箱梁桥的应力影响更小．关键词：混凝土连续箱梁桥；温度场；数值模拟；温度梯度；实测验证中图分类号：Ｕ４４１．５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－０５０５（２０２１）０３ ０３７８ ０６ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｅｓｔｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｓＷｅｉＪｕｎｌｉｎｇ１ ＷａｎｇＨａｏ１ ＭａｏＪｉａｎｘｉａｏ１ ＺｈｕＱｉｎｇｘｉｎ１ ＷａｎｇＦｅｉｑｉｕ２ ＸｉｅＹｉｓｈｕｎ１，２（１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅａｎｄＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１８９，Ｃｈｉｎａ）（２ＪａｎｇｓｕＥｎｇｉｎｅｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ２４ｔｈＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｔｈｅｏｒｙｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ａｌａｒｇｅｓｐａｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｗａｓｔａｋｅｎａｓａｎｅｘａｍｐｌｅｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｏｌａｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌｏｆａｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｉｒｄｅｒｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｌｏｃａｌｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｉｔｈｔｈｅｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｓｅｍｉ ｅｍｐｉｒｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｓ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｓｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｏｎｃｌｏｕｄｌｅｓｓａｎｄｃｌｏｕｄｙｗｅａｔｈｅｒｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｆｉｅｌｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖｅｒｔｉ ｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｂｒｉｄｇｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅａｇｒｅｅｓｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｉｎｔｈｅｃｏｄｅ，ｔｈｅｆｉｔｔｅｄｖｅｒｔｉｃａｌｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｈａｓｌｏｗｅｒｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔ；ｔｅｓｔｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ收稿日期：２０２０ ０９ ０６． 作者简介：卫俊岭（１９９４—），男，硕士生；王浩（联系人），男，博士，研究员，博士生导师，ｗａｎｇｈａｏ１９８０＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１９７８１５５）、江苏省重点研发计划（产业前瞻与共性关键技术）资助项目（ＢＥ２０１８１２０）、住房和城乡建设部２０２０年科学技术计划资助项目（２０２０ Ｋ １２５）．引用本文：卫俊岭，王浩，茅建校，等．混凝土连续箱梁桥温度场数值模拟及实测验证［Ｊ］．东南大学学报（自然科学版），２０２１，５１（３）：３７８３８３．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０２１．０３．００３． 混凝土箱梁桥长时间暴露在自然环境中，在漫长的施工和运营周期内，受太阳辐射、外界大气温度的ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ昼夜变化以及寒流侵蚀等多种因素共同作用［１］．由于混凝土导热性能差，箱梁内外表面温度出现滞后现象，使箱梁截面形成非线性温度分布［２］，导致桥梁结构变形．桥梁结构温度变化一般分为季节温差和日照温差．研究表明，季节温差对桥梁结构影响相对较小；而日照温差对桥梁结构影响较大且较为复杂，随季节变迁和气候变化而变化，与结构所处经纬度、桥轴线方位角、太阳辐射强度等也密切相关［３４］．桥梁结构温度场的准确模拟是研究其温度效应的基础和关键．现有设计规范中给出的桥梁温度分布曲线模式均为偏于安全的简化模式，实际上不同桥梁的温度场不会完全一致［５］．为准确掌握桥梁温度场的分布特征，国内外学者相继采用现场测试和数值模拟手段开展研究．现场测试依据实桥或模型测试来反映桥梁结构的真实温度场分布状态，通过对实测数据的分析得到桥梁结构温度场分布特征［６７］．实测数据可以反映桥梁结构真实的温度分布状态，但桥梁结构日照温度场变化缓慢，需要长期测试来反映温度变化规律，且少量的监控测点难以充分反映箱梁温度空间分布特征．数值模拟结合传热学、气象学、天文学等学科建立桥梁温度场数值模型，通过理论计算分析获得桥梁结构的温度场分布特征［８９］．随着数值模拟技术的不断发展和箱梁温度场计算模型的不断完善，数值模拟和实测相结合的方法能更加准确地反映桥梁温度场的分布特征．基于实测数据建立的混凝土箱梁桥日照温度场有限元模型，能准确反映桥梁结构真实的温度场分布特征．本文基于实测数据和数值模拟等方法，依托某大跨混凝土连续箱梁桥，对其截面实际温度场分布特征及温度效应进行分析，研究结果可为同类地区的桥梁设计提供参考．１ 箱梁日照温度场原理混凝土箱梁桥日照温度场是太阳辐射作用下箱梁截面各点温度分布的总称．混凝土箱梁桥与外界环境主要包括太阳辐射、辐射换热、对流换热３种传热形式．太阳辐射分为太阳直射、大气散射和地面短波反射，辐射换热分为箱梁热辐射、空气辐射和地面长波反射，对流换热为箱梁表面与周围空气的热对流交换，３种传热形式的计算参见文献［９１０］．假定混凝土均质各向同性，混凝土箱梁日照温度场的计算公式为［９］ρｃＴ ｔ＝λ ２Ｔｘ２＋ ２Ｔ ｙ２＋ ２Ｔ ｚ()２（１）式中，Ｔ为混凝土箱梁在ｔ时刻空间坐标（ｘ，ｙ，ｚ）点处的温度；ρ为材料密度；ｃ为材料比热容；λ为混凝土导热系数．２ 混凝土箱梁桥数值模型混凝土箱梁桥温度场的模拟不仅需要数值模型，还需要真实可靠的外界环境荷载数据．通过建立混凝土箱梁桥数值模型，结合太阳辐射热流荷载数据，便可对混凝土箱梁桥日照温度场进行准确模拟．２．１ 工程概况及现场测试南通市港闸区境内的某高速铁路桥为三跨预应力混凝土连续箱梁桥，横跨通扬运河，呈南北走向．主桥结构采用（６８＋１３２＋６８）ｍ三跨混凝土连续梁，设计最大温差为２０℃，整体升温按＋２０℃计算，整体降温按－２０℃计算．为研究大跨混凝土连续箱梁桥的温度场及竖向温度梯度，取主跨０＃块与１＃块的交界面（见图１（ａ）），于２０１９ １０ １４—２０１９ １２ ３１对混凝土箱梁进行温度场连续观测，温（ａ）温度监测断面位置（单位：ｍ）（ｂ）监测断面测点布置（单位：ｃｍ）（ｃ）现场布设图图１ 箱梁监测断面测点９７３第３期卫俊岭，等：混凝土连续箱梁桥温度场数值模拟及实测验证ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ度传感器采用ＪＭＴ ３６Ｂ型半导体温度传感器，采样周期为１０ｍｉｎ．在箱梁观测断面左右对称共布置３２个温度测点（见图１（ｂ）），其中，Ｔ１～Ｔ１５为顶板温度测点，Ｔ１６～Ｔ２３为腹板温度测点，Ｔ２４～Ｔ３２为底板温度测点．２．２ 箱梁数值模型及温度时程同一时刻桥梁结构空间温度往往呈不均匀分布，但桥梁结构沿纵向多为细长构件．文献［９］指出，温度沿桥梁纵向呈均匀分布，因此混凝土箱梁桥三维温度场可简化为截面的二维温度场．利用ＡＮＳＹＳ软件中的ＰＬＡＮＥ５５单元建立箱梁截面数值模型，采用映射网格划分技术，将其划分为８４６个单元，２８７２个节点．混凝土箱梁截面数值模型见图２．图２ 混凝土箱梁截面数值模型为研究不同天气状况下混凝土箱梁桥温度场的分布特征及变化规律，分别选取顶板测点Ｔ７和底板测点Ｔ２９绘制其温度时程图（见图３）．由图可知，第５天时，箱梁顶板和底板温度最高；第６５天时，箱梁顶板和底板温度最低．晴天时，箱梁顶板和底板温度与大气温度变化趋势一致，且由于顶板受太阳辐射影响较大，箱梁顶板温度峰值较大气温度峰值略高；阴天时，由于箱梁底板受到的太阳辐射强度较小，箱梁顶板温度较箱梁底板温度高．图３ 箱梁实测温度时程图２．３ 太阳辐射强度分别计算晴天和阴天２种典型天气下箱梁不同部位的太阳辐射强度，结果见图４．（ａ）晴天（ｂ）阴天图４ 不同天气下箱梁太阳辐射强度由图４（ａ）可知，晴天时箱梁在７：００—１８：００受到太阳直接辐射作用，顶板和底板的最大太阳辐射强度分别为６８０．２８和１８５．３２Ｗ／ｍ２；东腹板在７：００—１３：００受太阳直接辐射作用，最大太阳辐射强度为４７１．８Ｗ／ｍ２；西腹板在１２：００—１８：００受太阳直接辐射作用，最大太阳辐射强度为４７２．０６Ｗ／ｍ２．由图４（ｂ）可知，阴天时箱梁在８：００—１８：００受到太阳辐射作用，由于当天的大气云层较厚，箱梁受到太阳辐射强度较弱，顶板、底板、东腹板、西腹板太阳辐射强度最大值分别为３１２．０２、２０９．６６、１５４．８０、１５３．２７Ｗ／ｍ２．晴天时腹板太阳辐射强度高于底板，阴天时底板太阳辐射强度高于腹板．３ 温度场数值模拟与实测分析为研究不同日照辐射条件下混凝土箱梁桥的温度场分布特征，将晴天和阴天２种典型天气下的边界条件分别施加在混凝土箱梁截面数值模型上，采用日出时刻的箱梁实测平均温度作为桥梁温度场计算的初始值，通过循环计算来消除初始误差的影响［５］，并取箱梁部分测点的计算模拟值和实测数据进行对比分析．３．１ 晴天箱梁温度场特征晴天时，桥址区大气最高温度为２３℃，最低温度为１１℃，东北风３～４级，日出前后７：００时刻箱０８３东南大学学报（自然科学版） 第５１卷ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ梁实测平均温度为１７．３２℃．将箱梁实测平均温度和边界条件施加在箱梁截面数值模型上，考虑箱梁翼缘遮蔽效应，计算时间步长取１ｈ，晴天箱梁温度场分布云图见图５．各测点温度时程计算值和实测值见图６．（ａ）８：００（ｂ）１２：００（ｃ）１６：００（ｄ）２０：００图５ 晴天箱梁不同时刻温度场分布云图图６ 晴天各测点温度时程计算值和实测值由图６可知，顶板测点Ｔ１的实测值与计算值时程曲线变化规律接近，最大偏差在１．５℃之内，最高温度出现在１４：００左右，顶板温度变化幅度较大，这与顶板受太阳辐射强度较大有关．底板测点Ｔ３２的实测值高于计算值，最大偏差在２℃以内，最大温度出现在１６：００左右，远小于顶板的最高温度，这是因为底板仅受地面反射、空气辐射和大气对流作用．由于该桥纵向基本为南北走向，箱梁腹板温度受太阳东升西落的影响较大，且受翼缘板的遮蔽效应，箱梁东西两侧腹板在一天之中所受的太阳辐射强度不断变化：东腹板在上午受到太阳的直接辐射作用，温度呈明显的上升趋势；而西腹板在下午受到太阳的直接辐射作用，温度呈明显的上升趋势．东腹板测点Ｔ２１的计算值低于实测值，最大偏差在１．５℃之内，而西腹板测点Ｔ２０的计算值与实测值的最大偏差在２．２℃以内．３．２ 阴天箱梁温度场特征阴天时，桥址区大气最高温度为１０℃，最低温度为４℃，西北风１～２级，日出前后７：００时刻箱梁实测平均温度为８．４５℃．将箱梁实测平均温度和边界条件施加在箱梁截面数值模型上，计算时间步长取１ｈ，阴天箱梁温度场分布云图见图７．各测点温度时程计算值和实测值见图８．（ａ）８：００（ｂ）１２：００（ｃ）１６：００（ｄ）２０：００图７ 阴天箱梁不同时刻温度场分布云图图８ 阴天各测点温度时程计算值和实测值由图８可知，阴天时太阳辐射强度较小，顶板温度变化幅度较小，下午１８：００左右达到峰值，温度变化幅度不超过２℃．东、西腹板温度基本处在一个平稳的状态，东腹板温度稍高于西腹板．底板温度最低，且变化幅度在１℃以内．３．３ 竖向温度梯度混凝土箱梁桥在日照辐射下受热不均匀，其截面会产生温度梯度．日照升温时混凝土箱梁桥截面温度分布基本为指数函数，工程应用中可以采用下式来描述箱梁的竖向温度梯度［１１］：１８３第３期卫俊岭，等：混凝土连续箱梁桥温度场数值模拟及实测验证ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎＴｄ＝Ｔ０ｅ－ａｄ（２）式中，ｄ为计算点到箱梁顶板的距离；Ｔｄ为计算点温度；Ｔ０为温度变幅；ａ为试验参数．不同地区因日照作用在混凝土箱梁沿高度方向产生的温差分布具有相同的规律［１１］．因此确定温度梯度模式分布后，其温度变幅Ｔ０的取值决定了不同地区温度梯度的实际数值．Ｔ０的计算式为［１２］ Ｔ０＝３４Ｕ＋１１５（Ｔｍａｘ－Ｔｍｉｎ）(－０．３７＋２．９３ｖ－０．２５ｖ２＋０．００８ｖ（３）式中，Ｕ为日最大太阳辐射量；Ｔｍａｘ为日最高气温；Ｔｍｉｎ为日最低气温；ｖ为日平均风速．基于观测截面温差较大观测日（２０１９ １０ １９）的实测温度数据，利用最小二乘法对实测温度数据进行拟合．拟合精度为９０％时，式（２）中的试验参数ａ＝１．０３．由式（３）计算得该地区最大温度变幅为１９．８１℃，故该混凝土箱梁桥竖向温度梯度计算公式为Ｔｄ＝１９．８７ｅ－１．０３ｄ（４）将本文提出的竖向温度梯度计算公式与英国规范［１３］、新西兰规范［１４］和中国铁路规范［１５］中的温度梯度计算公式比较，不同竖向温度梯度预测值见图９．从竖向最大温差基数来看，本文公式预测值与中国铁路规范预测值较为接近．从温度梯度分布形态上看，本文公式计算得到的温度梯度沿梁高方向下降较慢，这是因为式（２）中试验参数ａ的计算值与中国铁路规范中的建议值存在较大差异，ａ受混凝土箱梁梗腋高度影响明显［５］．图９ 不同竖向温度梯度预测值３．４ 横向温度梯度混凝土箱梁顶板始终受日照辐射作用，一天之中随着太阳的东升西落，箱梁横向会产生不均匀的温度梯度．由于顶板和翼缘板外表面未布设相应的温度传感器，故基于３．１节中箱梁有限元模拟值，分析混凝土箱梁顶板和翼缘板上缘外表面横向温度梯度分布模式．不同时刻箱梁顶板横向温度分布曲线见图１０．由图可知，箱梁顶板横向温度呈均匀分布，变化幅度较小；翼缘板横向温度沿箱梁翼缘两侧迅速升高．这与中国铁路规范［１５］中混凝土箱梁顶板横向温度梯度模式相一致．图１０ 不同时刻箱梁顶板上缘横向温度分布４ 计算分析为进一步研究混凝土箱梁桥的温度效应，利用ＭｉｄａｓＣｉｖｉｌ有限元结构计算软件，建立温度效应结构计算模型．分别采用图９中的４种温度梯度，计算混凝土箱梁桥的温度应力．根据施工阶段的不同建立了２种温度效应结构计算模型：最大悬臂阶段模型和全桥模型（见图１１）．（ａ）最大悬臂阶段模型（ｂ）全桥模型图１１ 温度效应结构计算模型建模分析时，仅考虑竖向温度变化对箱梁桥上部结构的影响，未考虑横向、纵向温差对结构的影响及桥墩温度效应对箱梁上部结构的影响．分别采用本文提出的竖向温度梯度计算公式以及英国规范［１３］、新西兰规范［１４］和中国铁路规范［１５］中的温度梯度计算公式，计算出在箱梁最大悬臂施工阶段，箱梁０＃截面顶板温度应力分别为－７．０５、－１０．６５、－１０．６４、－１０．３２ＭＰａ．全桥合龙后，混凝土箱梁桥上、下缘温度应力沿纵向变化曲线见图１２．由图可知，不同温度梯度对箱梁各截面应力均有影响，且跨中截面影响最大，箱梁上缘主要为压应力，下缘主要为拉应力．不同温度梯度下，本文公式计算的温度梯度对箱梁温度应力影响最小，跨中截面上缘压应力最大值为６．８６ＭＰａ，下缘拉应力最大值为２．３５ＭＰａ．２８３东南大学学报（自然科学版） 第５１卷ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（ａ）上缘温度应力（ｂ）下缘温度应力图１２ 全桥温度应力变化曲线５ 结论１）根据桥址区气象数据和混凝土箱梁桥实测温度数据，建立了混凝土箱梁桥日照温度场计算模型．箱梁实测温度数据与模拟结果吻合良好．２）混凝土箱梁桥最大竖向温差发生在１４：００左右，箱梁竖向温度沿梁高方向下降较慢．箱梁顶板横向温度较高且变化较小，翼板沿宽度方向温度变化较大．３）通过对比分析不同温度梯度下混凝土箱梁桥的温度应力发现，本文公式计算出的温度梯度对混凝土箱梁桥产生的温度应力最小．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］ＷａｎｇＹＢ，ＺｈａｎＹＬ，ＺｈａｏＲＤ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｎｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒａｒｃｈｂｒｉｄｇｅｓｕｎｄｅｒｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，１９（７）：１０４３１０５９．ＤＯＩ：１０．１１７７／１３６９４３３２１６６３０８２９．［２］ＭｉｒａｍｂｅｌｌＥ，ＡｇｕａｄｏＡ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９０，１１６（９）：２３８８２４０９．ＤＯＩ：１０．１０６１／（ＡＳＣＥ）０７３３９４４５（１９９０）１１６：９（２３８８）．［３］薛刚，孟煜童，白纬宇，等．大跨度混凝土连续箱梁桥运营阶段的温度场分析［Ｊ］．工程力学，２０１７，３４（１）：１１６１２１．ＤＯＩ：１０．６０５２／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００４７５０．２０１６．０３．Ｓ０１６．ＸｕｅＧ，ＭｅｎｇＹＴ，ＢａｉＷＹ，ｅｔａｌ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌａｒｇｅ ｓｐａｎｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１７，３４（１）：１１６１２１．ＤＯＩ：１０．６０５２／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００４７５０．２０１６．０３．Ｓ０１６．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［４］ＭｅｎｇＱＬ，ＺｈｕＪＳ．Ｆｉｎｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｆｆｅｃｔａｎａｌｙｓｉｓ ｂａｓｅｄｔｉｍｅ ｖａｒｙｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｌｏｎｇ ｓｐａｎｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｒｉｄｇｅｓｉｎｎａｔｕｒａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，２３（１０）：１１９１３４．ＤＯＩ：１０．１０６１／（ＡＳＣＥ）ＢＥ．１９４３５５９２．０００１２７９．［５］刘永健，刘江，张宁，等．桥梁结构日照温度作用研究综述［Ｊ］．土木工程学报，２０１９，５２（５）：５９７８．ＤＯＩ：１０．１５９５１／ｊ．ｔｍｇｃｘｂ．２０１９．０５．００６．ＬｉｕＹＪ，ＬｉｕＪ，ＺｈａｎｇＮ，ｅｔａｌ．Ｒｅｖｉｅｗｏｎｓｏｌａｒｔｈｅｒｍａｌａｃｔｉｏｎｓｏｆｂｒｉｄｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＣｉｖｉｌＥｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ，２０１９，５２（５）：５９７８．ＤＯＩ：１０．１５９５１／ｊ．ｔｍｇｃｘｂ．２０１９．０５．００６．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［６］ＥｌｂａｄｒｙＭＭ，ＧｈａｌｉＡ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｄｇｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９８３，１０９（１０）：２３５５２３７４．ＤＯＩ：１０．１０６１／（ＡＳＣＥ）０７３３９４４５（１９８３）１０９：１０（２３５５）．［７］ＣｌａｒｋＨ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｅｓｉｎａｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅ［Ｄ］．Ｓｅａｔｔｌｅ，ＷＡ，ＵＳＡ：ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｓｈｉｎｇｔｏｎ，１９８９．［８］顾斌，谢甫哲，雷丽恒，等．大跨桥梁结构三维日照温度场计算方法［Ｊ］．东南大学学报（自然科学版），２０１９，４９（４）：６６４６７１．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１０５０５．２０１９．０４．００８．ＧｕＢ，ＸｉｅＦＺ，ＬｅｉＬＨ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒ３Ｄｓｕｎｓｈｉｎｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｌｏｎｇ ｓｐａｎｂｒｉｄｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１９，４９（４）：６６４６７１．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１０５０５．２０１９．０４．００８．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［９］ＺｈｏｕＬＲ，ＸｉａＹ，ＪａｍｅｓＭ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｌｏｎｇ ｓｐａｎｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｒｉｄｇｅｂａｓｅｄｏｎｆｉｅｌｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，２１（１）：１１０．ＤＯＩ：１０．１０６１／（ＡＳＣＥ）ＢＥ．１９４３５５９２．００００７８６．［１０］凯尔别克．太阳辐射对桥梁结构的影响［Ｍ］．刘兴法，等译．北京：中国铁道出版社，１９８１：１６４６．［１１］叶见曙，贾琳，钱培舒．混凝土箱梁温度分布观测与研究［Ｊ］．东南大学学报（自然科学版），２００２，３２（５）：７８８７９３．ＤＯＩ：１０．３３２１／ｊ．ｉｓｓｎ：１００１０５０５．２００２．０５．０２４．ＹｅＪＳ，ＪｉａＬ，ＱｉａｎＰＳ．Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏ ｇｙ），２００２，３２（５）：７８８７９３．ＤＯＩ：１０．３３２１／ｊ．ｉｓｓｎ：１００１０５０５．２００２．０５．０２４．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１２］ＬｅｅＪＨ，ＫａｌｋａｎＩ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｎｐｒｅｃａｓｔｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｄｇｅｇｉｒｄｅｒｓ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓａｎｄｔｈｅｒｍａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，１５（３）：４４７４５９．ＤＯＩ：１０．１２６０／１３６９４３３２．１５．３．４４７．［１３］ＢｒｉｔｉｓｈＳｔａｎｄａｒｄｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ．Ｅｕｒｏｃｏｄｅｌ：Ａｃｔｉｏｎｓｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ—ｐａｒｔ１ ５：Ｔｈｅｒｍａｌａｃｔｉｏｎｓ：ＥＮ１９９１ １ ５：２００３［Ｓ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＢｒｉｔｉｓｈＳｔａｎｄａｒｄｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，２００３．［１４］ＴｒａｎｓｉｔＮｅｗＺｅａｌａｎｄ．Ｂｒｉｄｇｅｍａｎｕａｌ［Ｓ］．Ｗｅｌｌｉｎｇｔｏｎ，ＮｅｗＺｅａｌａｎｄ：ＴｒａｎｓｉｔＮｅｗＺｅａｌａｎｄ，２０１８．［１５］国家铁路局．铁路桥涵混凝土结构设计规范：ＴＢ１００９２—２０１７［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１７．３８３第３期卫俊岭，等：混凝土连续箱梁桥温度场数值模拟及实测验证。
基于细观损伤的混凝土力学性能数值模拟研究进展
第2卷第1期2004年3月水利与建筑工程学报Journal of W ater R esources and A rch itectural EngineeringV o l.2N o.1M ar.,2004基于细观损伤的混凝土力学性能数值模拟研究进展尚岩,杜成斌(河海大学土木工程学院,江苏南京210098)摘 要:系统综述了基于细观损伤的混凝土力学性能数值模拟的研究现状,介绍了细观损伤力学在混凝土性能分析中的应用。
重点对微平面模型、二维格构模型、随机粒子模型、细观结构模型、可考虑微裂纹间相互作用的细观损伤模型、基于弹性损伤本构关系的细观结构模型及Gurson细观损伤模型等几种常用的基于细观损伤的混凝土本构模型的优、缺点进行了比较。
最后指出了以后有待进一步研究的问题。
关键词:细观损伤;混凝土;力学性能;本构模型;数值模拟中图分类号:TU528.1 文献标识码:A 文章编号:1672—1144(2004)01—0023—06Advances i n Nu m er ica l Si m ula tion of M echan ica l Performance ofConcrete Ba sed on M icro-m echan ics DamageSHAN G Yan,DU Cheng2b in(Colleg e of C iv il E ng ineering,H ohai U niversity,N anj ing,J iang su210098,Ch ina)Abstract:In th is paper,the researches of m echan ical p erfo r m ance of concrete based on m icro-m echan ics dam age are com p letely review ed and the app licati on of m icrom echan ics in the research of concrete p erfo r m ance is p resen ted.T he m erits and defects of som e k inds of con stitu tive m odel of concrete based on m icro-m echan ics dam age,such as m icro-p lane m odel,lattice m odel,random p article m odel, m icrom echan ical m odel,m icro-m echan ics dam age m odel con sidering the effect of m icro-crack, m icrom echan ical m odel based on elastic con stitu tive relati on,m icro-m echan ics dam age m odel based on po rou s m edia,are com p ared in detail.Fu rther m o re,the fu rther p rob lem s in th is field are discu ssed. Keywords:m icro-m echan ics damage;concrete;m echan ica l perfor mance;con stitutive m odel;nu m er ica l si m ula tion 混凝土是由粗骨料、细骨料、水泥水化物、未水化水泥颗粒、孔隙及裂纹等组成的非均质复合材料。
基于细观层次的混凝土抗压强度与尺寸效应的数值模拟
基于细观层次的混凝土抗压强度与尺寸效应的数值模拟孙占青【摘要】为了实现混凝土试件抗压强度与尺寸效应的仿真计算分析,在细观尺度下,把混凝土看作是由砂浆、粘结带和骨料组成的三相复合材料,细观尺度下的各相物理力学参数都以试验数据为依据,用随机骨料模型代表混凝土细观结构,利用有限元法和混凝土细观力学的本构关系,借助于计算机强大的运算能力,对混凝土复杂的力学行为进行数值模拟.通过计算发现:混凝土抗压强度和破坏过程与试验相吻合,试件的尺寸效应也符合一定的规律,而且随着试件尺寸的增大,抗压强度逐渐降低.【期刊名称】《黑龙江工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(025)001【总页数】4页(P6-9)【关键词】细观尺度;随机骨料模型;抗压强度;尺寸效应;数值模拟;本构模型【作者】孙占青【作者单位】北京工业大学建筑工程学院,北京100124【正文语种】中文【中图分类】TU528.01混凝土作为建筑工程中一种常用的建筑材料，与其他材料相比（木结构、钢结构），具有取材容易，成本低廉，施工方便，可模性、整体性好的优点［1］，所以混凝土至今乃至以后仍然是建筑行业的支柱材料。
混凝土结构的使用至今约有一百五十多年的历史，在过去的一百多年时间里，人们对混凝土的研究主要是来自于试验。
从90年代开始，随着计算机技术的大力发展，人们对混凝土的研究也从宏观领域转到微观领域和细观领域，由于混凝土的试验工作要耗费大量的人力、物力和财力，对于一些大型的试件，还要受到试验条件的限制，细观数值模拟如今也成为研究混凝土力学性能的一个重要手段，这种方法既为理论研究的验证和广泛应用提供了先进的工具，又为试验研究创造了高效经济的计算机仿真技术，人们可以利用有限元法和混凝土细观力学的本构关系，借助于计算机强大的运算能力，对混凝土复杂的力学行为进行数值模拟。
为了研究混凝土试件的抗压强度与尺寸效应，本文将从细观损伤的角度采用随机骨料模型和有限元数值计算来研究混凝土的损伤破坏过程和抗压强度以及尺寸效应［2］。
混凝土坝结构安全评价范本（2篇）
混凝土坝结构安全评价范本混凝土坝是一种重要的水利工程结构，对于保障水库的安全运行起着至关重要的作用。
为了确保混凝土坝的结构安全，进行安全评价是必要的。
本文将根据相关文献和实践经验，提供一个混凝土坝结构安全评价的范本，以供参考。
一、坝体整体结构安全评价1. 坝体稳定性分析坝体的稳定性是评价混凝土坝结构安全的重要指标之一。
可采用有限元分析方法对坝体进行静力和动力稳定性分析，考虑坝体受力、水压等因素的作用，评估坝体的稳定性。
2. 坝体下滑和倾覆分析通过分析坝体的下滑和倾覆情况，评估坝体结构的安全性。
可考虑温度变化、泥石流、滑坡等因素的影响，采用数值模拟和实际观测数据相结合的方法进行评估。
3. 坝体的抗震性能地震是混凝土坝结构安全性的重要考虑因素之一。
通过抗震分析，评估坝体在地震荷载下的破坏机理，并确定抗震设防水平。
二、坝体材料安全评价1. 混凝土强度评价混凝土的强度是评价混凝土坝结构安全的重要指标之一。
可通过采集混凝土样品进行抗压强度试验，评估混凝土的强度是否满足设计要求。
2. 混凝土的耐久性评价混凝土的耐久性是评价混凝土坝结构安全的另一个重要指标。
可通过采集混凝土样品进行抗渗透性、抗冻融性等试验，评估混凝土的耐久性能。
三、坝体渗流安全评价1. 渗流分析坝体的渗流问题是评价混凝土坝结构安全的重要指标之一。
通过渗流分析，评估坝体渗流量，判断渗流对坝体稳定性和坝基稳定性的影响。
2. 渗漏控制评价通过对坝体的渗漏控制措施进行评价，确定控制渗漏的效果是否满足设计要求，确保坝体结构的安全。
四、坝体监测和维护评价1. 监测系统评价坝体监测系统是评价混凝土坝结构安全的重要手段之一。
通过对监测系统的评价，评估监测数据的准确性和实时性，确保监测系统对坝体结构安全的有效监测。
2. 维护措施评价坝体维护是保证混凝土坝结构安全的重要环节。
通过对维护措施的评价，判断维护工作的有效性和规范性，确保及时发现和修复坝体结构的损伤。
本文提供了一个混凝土坝结构安全评价的范本，包括坝体整体结构安全评价、坝体材料安全评价、坝体渗流安全评价和坝体监测和维护评价。
混凝土坝施工仿真原理及应用
混凝土坝施工仿真原理及应用混凝土坝是一种常见的水利工程，其施工过程需要考虑多种因素，如土质、水位、坝体结构等。
为了确保施工的安全性和效率性，施工前通常需要进行仿真分析。
本文将介绍混凝土坝施工仿真的原理及应用。
一、混凝土坝施工仿真原理混凝土坝施工仿真主要基于数值模拟方法，通过将坝体结构和施工过程抽象成数学模型，利用计算机模拟仿真的方法来模拟坝体施工过程中的各种因素和变化情况，从而对施工过程进行辅助分析和优化设计。
具体来说，混凝土坝施工仿真主要包括以下几个方面的内容：1. 坝体结构建模在进行混凝土坝施工仿真前，需要先将坝体结构进行建模。
建模的过程中需要考虑坝体的几何形状、材料性质、结构特点等因素。
建模的方式有多种，如有限元法、有限差分法等，根据不同的建模方式可以得到不同的仿真结果。
2. 施工过程建模在建立坝体结构模型的基础上，需要将施工过程也建模出来。
施工过程建模主要包括预处理、装载、计算等步骤，通过对施工过程中各种因素和变化情况的计算和分析，得到坝体施工过程中的各种力学参数、应力分布、变形情况等数据。
3. 材料模型在进行混凝土坝施工仿真时，需要使用适当的材料模型。
材料模型可以是线性的也可以是非线性的，其选择应根据实际情况进行合理的选择。
混凝土坝施工过程中使用的材料主要包括混凝土、钢筋、土壤等，对这些材料进行适当的材料模型建立，可以更好地模拟施工过程中的各种力学变化和变形情况。
4. 动力学模型在进行混凝土坝施工仿真时，需要考虑到施工过程中的动力学因素。
动力学模型主要用于模拟施工过程中的振动、冲击、变形等因素对坝体结构的影响。
通过动力学模型的建立和仿真分析，可以更好地预测施工过程中的各种风险和安全隐患，从而采取相应的措施进行预防和控制。
二、混凝土坝施工仿真应用混凝土坝施工仿真的应用主要涉及到以下几个方面：1. 施工方案优化通过混凝土坝施工仿真，可以对不同的施工方案进行比较和分析，从而找到最优的施工方案。
大坝混凝土聚氨酯保温层施工技术与保温效果试验研究
３ ． ５ ． ３ 验收及养护 聚氨 酯保 温材 料 喷涂 完 工后 需对 喷 涂质 量进
在试验 区域 中间上 中下游三处位置各布 置一支 行 验收 ，然后 自然 养 护２ ４ 小 时 ，即 可达 到 设计 强 温度计 ，用 于监测 喷涂保温材 料后保温层 内部温度 度 。 变化 曲线 。试验 区外 侧另布置 一支温度计 ，检测环 ３ ． ６ 聚氨酯保温材料拆除 境温度 。本试验采用 Ｐ Ｔ － Ｉ Ｏ ０ 差阻式温度计 。
１ 概 况
乌 东德 大坝 为 混凝 土 双 曲拱 坝 。河 床 建基 面 Ｅ Ｌ ． ７ １ ８ ｍ ，坝 顶Ｅ Ｌ ． ９ ８ ８ ｍ ，最 大坝高 ２ ７ ０ ｍ 。大 坝混凝 土于２ ０ １ ７ 年３ 月１ ６ 日开 始 浇 筑 ， 计 划 ２ ０ ２ ０ 年６ 月
３ ０ 日浇筑到顶 ，计划 总工期４ ０ 个月 。 根据设计技术 要求 ，大坝上游面 高程９ ４ ５ ｍ 以下
２ 试验材料和性能
２ ． １ 材料概况 本 试验的喷涂材料 是硬泡 聚氨酯 。
硬 泡聚氨酯是一种 有着无数微小封 闭泡 孔结构
ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｒ 喷枪 、３ ０ 米 长 的 尼 龙 护 套 保 温 管 、两 个 的高分 子合成材料 ，是集 防水 、保温 隔热于一体 的 ｐ ０ ０ ０ 瓦的材料加 热器 以及 两个可拆 卸的材料泵 。另 新型材 料 。它主要 由聚醚多元醇 （ 俗称 白料） 与异氰 ４
喷涂前应对 喷涂机 的黑料和 白料进行标 识，对 铲刀仔细清理局部残留聚氨酯材料，对于小部分难
电加 热系统 、喷枪等进 行检查 ，以免影响喷涂进度 以铲除 的聚氨 酯材料 ，用小毛刷对 这施工 混凝土表面 处理完成后 ，在表 面粘贴一些 厚度 剂材料 ，待残 留的聚氨酯材料发生 溶解 反应后可方 便有效地清除干净 。
大坝混凝土低温季节表面保温试验及反馈
三
峡
大
学
硕
士
学
位
论
Hale Waihona Puke 文inversion. Based on the thermal parameters inversion of the concrete, several different conditions were calculated with the finite element simulation, then we quantitatively analysed the effect of the surface insulation. Finally both time and insulation materials of the surface insulation were determined . (4) Optimization and regulation of the temperature control measures in cold season. We used the uniform design and the finite element simulation, combed with the improved BP neural network to choose the preliminary optimization of multiple temperature control measures, then evaluated and adjusted the preliminary preferred temperature control measures with the finite element simulation according to the actual construction of the site conditions. Key words: surface insulation tests BP neural network feedback analysis anti-analysis of parameter optimization and regulation of temperature control measures
3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能数值模拟研究
3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能数值模拟研究张治成;叶志凯;孙晓燕;王海龙;高君峰
【期刊名称】《土木与环境工程学报（中英文）》
【年(卷),期】2024(46)1
【摘要】为深入研究3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能,基于3D打印混凝土永久模板叠合柱及同尺寸整体现浇对照柱试验建立构件数值模型,模拟分析其轴压荷载-位移响应及失效形态。
针对界面粘结性能、现浇混凝土抗压强度、打印模板厚度、荷载偏心距等参数开展3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能计算分析,研究表明:叠合柱轴压极限承载力随着薄弱界面剪切强度、刚度及现浇混凝土抗压强度的增大而增大。
由于打印材料的抗压强度高于现浇混凝土,叠合柱抗压极限承载力提升率与打印模板厚度呈近似线性关系,叠合圆柱的抗压极限承载力随着荷载偏心距的增大而降低,呈近似线性负相关。
此外,偏心距对叠合圆柱极限承载力下降幅度的影响大于现浇圆柱。
【总页数】13页(P194-206)
【作者】张治成;叶志凯;孙晓燕;王海龙;高君峰
【作者单位】浙江大学建筑工程学院;山西浙大新材料与化工研究院;浙江大学平衡建筑研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.3
【相关文献】
1.织物增强混凝土永久模板叠合混凝土圆形短柱轴压性能试验研究
2.肋形永久性拼接柱模板叠合混凝土短柱轴压性能试验研究
3.肋形永久性模板叠合混凝土长柱轴压性能试验
4.开口永久柱模板结合方式对叠合柱力学性能影响
5.3D打印混凝土永久模板叠合梁抗弯性能研究
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基于E-B模型的面板堆石坝变形模拟
基于E-B模型的面板堆石坝变形模拟王栋;赵礼;张晓悦【摘要】混凝土面板是面板堆石坝最主要的防渗体,其变形和开裂状态对大坝的整体安全至关重要,在设计阶段需要对施工期及运行期面板的变形做充分预测.土石散粒体的本构模型种类繁多,采用非线性弹性模型中的邓肯E-B模型,结合商业有限元数值模拟软件,对陕西省某水库沥青混凝土面板堆石坝进行数值模拟,对比多年以来坝体和面板的渗漏和变形观测数据,发现模拟结果很好地与实际情况相吻合,表明在混凝土面板堆石坝的变形模拟中,邓肯E-B模型具有很高的工程实用水平.【期刊名称】《浙江水利科技》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P59-62,71)【关键词】混凝土面板;堆石坝;E-B模型;变形;数值模拟【作者】王栋;赵礼;张晓悦【作者单位】浙江省水利水电工程质量与安全监督管理中心,浙江杭州 310012;浙江省水利水电工程质量与安全监督管理中心,浙江杭州 310012;浙江水利水电学院水利与环境工程学院,浙江杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】TV641.4+31 问题的提出混凝土面板堆石坝具有良好的安全性和经济性，从20世纪70年代以来在世界范围有了广泛的应用，深受水利水电设计者的青睐[1]。
混凝土面板堆石坝属于土石坝的一种，它以堆石体作为支撑结构，混凝土面板是大坝的主要防渗体，对大坝的安全和正常运行起着关键作用。
混凝土面板是薄壁结构，承受水压力及温度应力和自身材料属性的影响，在运行中如果产生裂缝，则会影响面板的防渗效果和使用寿命。
对于面板堆石坝，混凝土面板的变形及其引起的渗漏至关重要。
因此在设计阶段需要对施工期及运行期的面板变形做充分预测。
坝体堆石材料的本构模型是面板堆石坝应力变形数值分析的基础。
目前的本构关系理论主要包括非线性弹性理论、弹塑性理论和黏弹塑性理论3种[2]。
堆石体具有散粒体特性，受力特征复杂，目前一般公认能比较合理地模拟土石散粒体受力特性的本构模型有邓肯或模型、K-G模型、剑桥模型、清华弹塑性模型等，其中前2种模型为非线性弹性模型，后2种为弹塑性模型[3]。
筏板基础大体积混凝土放热温度场数值模拟研究
筏板基础大体积混凝土放热温度场数值模拟研究
陆汝林;吴炎;李荟楠;胡坤
【期刊名称】《混凝土》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】通过有限元分析软件模拟了下大体积混凝土内部的温度场,分析了不同环境温度的取值方法对混凝土温度场的影响并采用现场监测数据验证了模拟结果的正确性,最后改变外界环境温度的变化和混凝土保温层的厚度来研究混凝土内部温度场的变化。
研究结果表明:外界温度采用正弦函数模拟混凝土的温度场比采用平均温度模拟更贴近实际,正弦函数模拟值与实测值的误差可以控制在12%以内。
外界环境温度降低会使得混凝土温度场的最大值与最小值降低,最大值降低幅度忽略不计,外界平均温度为18℃是混凝土内部温差25℃的分界点。
混凝土上部保温层会降低混凝土温度场中的温度及最大温差,但是当保温层达到0.8 mm时会使得温度场温度和最大温差急剧增加。
【总页数】5页(P188-192)
【作者】陆汝林;吴炎;李荟楠;胡坤
【作者单位】中交第三航务工程勘察设计院有限公司;常州大学怀德学院;常州大学环境与安全工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.01
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混凝土坝变形安全监控指标的拟定方法研究的开题报告
混凝土坝变形安全监控指标的拟定方法研究的开题报告一、研究背景与意义随着大坝工程的不断发展与建设，混凝土坝作为一种常见的大坝类型在各地广泛应用。
在坝体服役期间，由于自身重量等因素的影响，混凝土坝会发生不同程度的变形。
如果变形过大，将会对坝体的安全性产生严重威胁，甚至会导致坝体失稳、破坏等严重后果。
因此，在混凝土坝设计与施工过程中，必须对其变形进行监测、分析和评估，以确保其在使用中的安全性和稳定性。
对于混凝土坝变形的安全监控，需要制定可靠的指标来对坝体的变形情况进行评估。
当前，国内外已经有许多关于混凝土坝变形监测指标的研究，但是因为混凝土坝的结构特点和受力情况复杂，因此在实际应用中仍存在许多问题和难点。
本研究将围绕混凝土坝变形安全监控指标的拟定方法展开研究，旨在探索更为可靠、科学的监测指标，为混凝土坝的安全性评估提供支持和保障。
二、研究内容与方法2.1 研究内容（1）分析混凝土坝变形产生的原因及影响因素，对混凝土坝的变形机理进行深入研究。
（2）对混凝土坝变形监测指标的现有研究进行梳理和综述，分析其中存在的问题和不足。
（3）根据混凝土坝的结构特点和受力情况，研究拟定针对不同类型的混凝土坝合理的变形监测指标和安全监控方法。
（4）借助数值模拟等方法对拟定的变形监测指标进行验证和优化，基于现场监测数据对指标进行实证研究。
（5）基于研究结果，为混凝土坝变形安全监控指标的提出提供理论依据和技术支持，为混凝土坝的设计、建设和使用提供保障。
2.2 研究方法（1）文献调研法：梳理相关领域中已有的研究文献，了解混凝土坝变形监测指标的现状和存在问题，为后续研究提供参考。
（2）理论分析法：采用数学和力学理论，对混凝土坝变形的机理进行分析和研究，查明变形产生的原因及影响因素。
（3）数值模拟法：通过有限元分析等数值模拟方法，对所拟定的监测指标进行验证和优化，为指标的实验研究提供支持。
（4）实验研究法：采用现场监测数据和坝体材料试验结果，对所提出的监测指标进行实证并进行实验分析。
混凝土的徐变恢复及其计算的数学模型
混凝土的徐变恢复及其计算的数学模型混凝土的徐变恢复，对于准确地预测可变应力作用下的高墩大跨连续刚构桥的徐变效应及阐明徐变的产生和发展机理具有重要的意义。
本文提出基于双功能函数的混凝土徐变数学模型，可供广大工程技术人员参考。
标签：混凝土；徐变恢复；数学模型；双功能函数1.概述高墩大跨连续刚构桥广泛采用悬臂挂篮浇筑的施工方法，结构体系的转换会对上部结构梁段的受力产生巨大的影响，T梁悬臂浇筑时刻与边跨合龙后及中跨合龙前的梁段的受力完全不同。
因此在桥梁施工至合龙前的施工期内，梁单元截面的内力随时间呈现出不同的大小及拉压状态。
混凝土的徐变恢复对于准确地预测可变应力作用下的高墩大跨连续刚构桥的徐变效应及阐明徐变的产生和发展机理具有重要的意义。
2.徐变恢复数学模型由于应用线性叠加原理，把荷载减小或去除下的徐变恢复，简单地采用当量正荷载在相同加载及计算龄期下所引起的大小相等而方向相反的徐变效应来叠加，会带来较大的误差。
一个重要的原因是混凝土的徐变不仅与当前应力有关，而且与应力历史有关，受荷载长期作用的混凝土构件，卸载后其徐变恢复明显地小于线性叠加原理的计算结果。
也就是说，在应力减小的情况下，徐变恢复使得徐变应变与应力之间不再呈现线性关系，这种非线性关系归咎于构件卸载前的受压预载。
因此对于卸载或减载下的徐变预测模型，有必要将徐变和徐变恢复作为两个不同的方面来考虑，即采用双功能函数的方法，将应力减小下的徐变模型通过一个持续荷载作用下的线性徐变模型和一个卸载情况下的徐变恢复模型来表示。
按照线性徐变叠加原理，在阶段可变应力作用下的应力-应变关系为：上式中，为时刻的应变，包括初始应变和徐变应变；为徐变函数；为时段加载初期的应力；为对应于时间刻度的增量段应力增量。
从（1）式可以看出，视应力减小（卸载）为增加一个负应力增量。
也就是说，徐变恢复被当做一个负的反号徐变来处理。
图1给出了应用线性叠加原理在卸载下的徐变应变时效图。
与试验资料相比，应用公式（1）求出的应力减小状态下的徐变恢复显然被高估。
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广东建材2009年第4期1引言混凝土坝裂缝是长期困扰人们的问题，到目前为止还几乎“无坝不裂”。
在影响混凝土裂缝的因素中，温度应力是一重要因素。
为减小温度应力，人们往往集中在从降低水灰比、优化配合比、外掺粉煤灰、添加外加剂、及优化级配等提高材料本身的抗裂性能入手研究，而很少从结构方面控制温度应力。
在控制温度应力的措施中，过去人们重视基础温差的控制，而对表面保温的认识不够深入，往往只注意到早期混凝土的表面养护，而忽略了后期混凝土的保护，因而出现了不少裂缝。
针对此类问题，朱伯芳院士提出了复合式永久保温板从结构方面来控制温度应力。
本文在朱伯芳院士研究的基础上，用大型有限元分析软件ａｄｉｎａ对混凝土坝复合式永久保温板的保温情况进行了分析，以便更直观的了解其性能。
2平面温度场计算的基本原理根据热量平衡原理，可导出固体热传导基本方程：鄣２Ｔ鄣ｘ２＋鄣２Ｔ鄣ｙ２－１ａ鄣θ鄣ｔ－鄣Ｔ鄣ｔ鄣鄣＝０（式１）初始条件为：Ｔ＝Ｔ０（ｘ，ｙ）（式２）第一类边界条件：混凝土表面温度是时间已知时间的函数，即Ｔ（ｔ）＝ｆ（ｔ）（式３）第二类边界条件：混凝土表面的热量是时间的已知函数，即－λ鄣Ｔ鄣ｎ＝ｆ（ｔ）（式４）第三类边界条件：当混凝土与空气接触时，表面热流量与混凝土表面温度Ｔ和气温Ｔａ之差成正比，即－λ鄣Ｔ鄣ｎ＝β（Ｔ－Ｔａ）（式５）式中：ａ为导温系数；θ为混凝土绝热温升；Ｔ为混凝土温度；ｔ为时间；Ｔ０（ｘ，ｙ）为混凝土初始温度；Ｔａ为周围介质温度；ｎ为混凝土结构表面外法线矢量；β为混凝土结构表面放热系数，λ为混凝土的导热系数。
复合板的等效表面放热系数按下式计算：β＝１１β０＋ｂλ１＋ｃλ１（式６）式中，β为等效表面放热系数，ｂ为保温资料的厚度，λ１为保温资料的导热系数，ｃ为混凝土保护板的厚度，λ２为混凝土的导热系数，β０为混凝土保护板与空气之间的放热系数。
将平面区域Ｒ离散为有限个单元，首先求得单元的热传导矩阵、热容矩阵、热交换矩阵、热载荷向量和热交换载荷向量，然后经过组装，可得（详细过程，见文献［１］）［Ｈ］｛Ｔ｝＋［Ｃ］鄣鄣ｔ｛Ｔ｝＋｛Ｆ｝＝｛０｝（式７）式中：｛Ｔ｝为未知节点温度组成的向量；［Ｈ］是由单元热传导矩阵和热交换矩阵集合成的；［Ｃ］是由单元热容矩阵集成的；｛Ｆ｝是由单元热载荷向量、单元热交换载荷向量和给定节点温度等效载荷向量组成的。
混凝土坝复合式永久保温板的数值模拟林锦霖（惠州市江北大堤管理处）摘要：大体积混凝土坝的裂缝问题一直困扰着水利界，到目前为止，几乎“无坝面板不裂”。
针对目前的抗裂措施的不足，朱伯芳院士提了永久保温板，本文用ａｄｉｎａ软件对永久保温板的性能进行了较全面的分析，以便了解此保温措施的效果。
关键词：混凝土坝；ａｄｉｎａ；保温板；裂缝水泥与混凝土56--广东建材2009年第4期表1不同计算时间点的温度时刻①℃②℃③℃④℃⑤℃②－④℃③－⑤℃时刻①℃②℃③℃④℃⑤℃②－④℃③－⑤℃０２３．００２３．００２３．００２３．００２３．０００．０００．００１３２０．４１２３．７９２２．８７２３．３０２３．０３０．４９－０．１６１２５．５９２３．１２２３．０２２３．００２３．０００．１１０．０２１４１８．００２２．２３２２．６２２３．２３２３．０２－１．００－０．３９２２８．００２３．６８２３．１１２３．０３２３．０００．６５０．１１１５１５．９３２０．６４２２．３８２３３．１５２３．００－２．５１－０．６２３３０．０７２４．５３２３．２４２３．０７２３．０１１．４５０．２３１６１４．３４１９．１０２２．１６２３．０５２２．９９－３．９５－０．８３４３１．６６２５．４８２３．３９２３．１２２３．０２２．３６０．３７１７１３．３４１７．７３２１．９７２２．９６２２．９７－５．２３－１．００５３２．６６２６．４１２３．５２２３．１８２３．０３３．２３０．４９１８１３．００１６．６１２１．８４２２．８６２２．９６－６．２５－１．１１６３３．００２７．１９２３．６２２３．２４２３．０４３．９５０．５８１９１３．３４１５．８１２１．７７２２．７７２２．９４－６．９５－１．１７７３２．６６２７．７２２３．６７２３．３０２３．０５４．４２０．６３２０１４．３４１５．３９２１．７７２２．６８２２．９３－７．２９－１．１６８３１．６６２７．９３２３．６７２３．３４２３．０５４．５８０．６２２１１５．９３１３．３８２１．８３２２．６２２２．９２－７．２４－１．０９９３０．０７２７．７７２３．６１２３．３８２３．０５４．４００．５６２２１８．００１５．７８２１．９６２２．５８２２．９２－６．８０－０．９７１０２８．００２７．２５２３．４９２３．３９２３．０５３．８６０．４４２３２０．４１１６．５５２２．１４２２．５５２２．９２－６．００－０．７８１１２５．５９２６．３８２３．３２２３．３８２３．０５３．０００．２７２４２３．００１７．６５２２．３６２２．５５２２．９３－４．９０－０．５６１２２３．００２５．２０２３．１１２３．３５２３．０４１．８５０．０７２５２５．５９１９．００２２．６２２２．５７２２．９３－３．５７－０．３１3模型及计算参数的选取选取朱院士提出的四种复合保温板中的第一种进行研究［２］，如图１所示，取ｂ＝０．０５ｍ，ｃ＝０．０４ｍ。
选取分析的模型为小湾拱坝，拱冠梁形状如图２所示。
分析中取混凝土导热系数为：６．５２ｋＪ／（ｍ·ｄ·℃），聚苯乙烯泡沫板的导热系数为：０．１４ｋＪ／（ｍ·ｄ·℃），混凝土比热为：０．８６５ｋＪ／（ｋｇ·℃），混凝土线膨胀系数７．９×１０－６／℃，混凝土表面放热系数８０ｋＪ（ｍ２·ｈ·℃）－１，由公式（７）可得等效放热系数为：２．６７ｋＪ·（ｍ２·ｈ·℃）－１。
计算过程中，不计水荷载的作用，只对其进行热分析，大气温度的变化时间为一天，近似为一正弦曲线Ｔ＝２３＋１０×ｓｉｎ（ｈ×２×π／２４），初始温度为２３度，幅度为１０度如图５中的①。
4计算结果及分析分析进程中对坝体划分的网格如图３所示，共有８１６个结点，有坝体（２－ＤＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）和边界（Ｂｏｕｎｄ－ａｒｙＣｏｎｖｅｃｔｉｏｎ）两种单元组，总共有２４０个单元。
计算过程分为２５步，每小时为一计算步。
计算结果中，取坝体的表面的１０６结点和与在其内层的１０７结点进行分析，如图４所示，在气温的变化过程中，两个结点的温度的变化如表１所示。
其中：①为大气温度值，②为１０６点在没有保温层时的温度值，③为１０７点在没有保温层时的温度值，④为１０６点有保温层时的温度值，⑤为１０７点在有保温层时的温度值，②－④为没有保温层时的１０６和１０７结点的温度差，③－⑤为有保温层时１０６和１０７结点的温度差。
用图形表示如图５所示。
图６为两种情况下，内外温度差。
通过计算结果可以得出以下结论：⑴若不加保温板，坝体表面１０６点的温度变化范围在１５．３８～２７．９３℃之间，１０７点的变化范围在２１．７７～２３．６７℃。
加保温板后，１０６点的变化范围为２２．５５～２５．３９℃，１０７点的变化范围为２２．９３～２３．０５℃。
⑵加保温层后，拱坝表面１０６结点和内部１０７结点与未加保温层温度均有所降低，外部温度１０６点最大可降低７．２４℃，内部温度１０７点最大可降低１．１７℃。
⑶由图６可以看出，加保温层后，拱坝内外表面的温差有很大的降低。
不加保温层时，内外温度差最大值为６．６℃，加保温层后的温差最大仅为０．４℃。
由以上分析可以得出：加保温层，可以大大降低混凝土表面温度及内外温差，从而可以大幅度的降低混凝土的温度应力，所以能很好的防止混凝土的温度裂缝，水泥与混凝土57--广东建材2009年第4期混凝土泵送施工可以改善劳动条件、提高工作效率、降低工程造价，这使得泵送混凝土已成为高层、大跨度、大体积混凝土工程的不可或缺的材料。
但是，泵送混凝土的质量受较多因素的影响，技术较为复杂，许多技术问题有待研究和探讨，泵送混凝土的配合比设计就是其中之一。
本文探讨了如何选择泵送混凝土的原材料，并给出了从坍落度、水灰比、砂率角度如何设计出经济、质量好、泵送效率高的混凝土的措施。
1原材料的选择1.1水泥品种的选择为保证泵送混凝土具有良好粘聚性，减少因流动性大而容易产生的骨料分离及其离析作用，满足其和易性要求，泵送混凝土的胶凝材料用量不宜过大，以免带来较大的水化热，因此，泵送混凝土的水泥和矿物掺合料的总量应控制在３００～４００ｋｇ／ｍ３［１－２］。
水泥品种对混凝土拌合物的可泵性有一定的影响。
为了保证混凝土拌合物具有可泵性，必须使混凝土拌合物具有一定保水性，而不同品种的水泥对混凝土保水性的影响是不相同的。
一般情况下，保水性好、泌水性小的水泥都可用于配制泵送混凝土。
普通硅酸盐水泥同其它品种水泥相比，具有需水量小、保水性能较好等特点。
因此，泵送混凝土一般宜选择普通硅酸盐水泥，尤其对早期强度要求较高的冬季施工以及重要结构的高强混凝土。
对于大体积混凝土，应优先采用水化热低的矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥，并适当降低坍落度防止混凝土离析。
在冬季施工中，加入早强剂增加混凝土抗冻能力。
但普通硅酸盐水泥水化热偏高［３］，而矿渣水泥保水性差，泌水大，为达到顺利泵送，需要提高砂率，降低坍落度等。
1.2粗细骨料的选择粗骨料的选择主要考虑其种类、最大粒径、级配及其强度、表面特征、有害杂质和针片状颗粒含量等。
为防止阻塞，保证泵送顺利进行，粗骨料最大粒径一般应控制在输送管直径的１／３～１／４范围内［４－５］；针片状粗骨料对混凝土的可泵性影响很大，不仅降低混凝土的稳定性而且容易卡在泵管中造成阻塞，其颗粒含量不宜大于１０％［５］。
泵送混凝土拌合物之所以能在管道中顺利输送，主要靠水泥砂浆润滑管壁，并在整个泵送过程中使集料颗粒不离析的缘故。
因此，选择好细骨料对泵送混凝土的性能和施工至关重要。
多数工程实践证明，中砂适宜泵送，砂中通过０．３１５ｍｍ筛孔的数量对混凝土可泵性影响很大。
此值若过低输送管道容易堵塞，因此，此值一般控制在１５％～２７％，且其中通过０．１６０ｍｍ筛的细骨料含量宜为６％～１８％［４－６］。
泵送混凝土配合比设计研究许毓明（福建泉州市地产开发公司）摘要：泵送混凝土配合比设计合理与否，严重影响泵送效率的高低和浇筑质量。
本文探讨了泵送混凝土原材料的选择，并给出了从坍落度、水灰比、砂率角度如何设计出经济、质量好、泵送效率高的混凝土的措施。
关键词：泵送混凝土；配合比；研究但是在具体的应用时，应根据实际工程情况来决定是否选用保温层及选定经济合理保温层的厚度。