大体积混凝土温度应力分析
大体积混凝土温度应力实用计算方法及控裂工程实例
大体积混凝土温度应力实用计算方法及控裂工程实例嘿，咱今儿就来聊聊大体积混凝土温度应力实用计算方法和控裂工程实例这档子事儿。
你想想看，那大体积混凝土，就好像是一个大块头，它可不简单呐！温度应力就像是藏在它身体里的小怪兽，要是不把这小怪兽给搞定，那可就要出大乱子啦！那怎么计算这个温度应力呢？这可不是随随便便就能搞定的事儿。
咱先来说说计算方法。
就好比咱要去量一个人的身高体重一样，得有一套靠谱的办法。
计算大体积混凝土温度应力也有它的门道。
咱得考虑好多因素呢，像混凝土的材料特性啦，环境温度啦，施工过程啦等等。
这就像是解一道复杂的谜题，得一步步慢慢来，不能着急。
比如说，咱得知道这混凝土在不同温度下会有啥变化，就像人在不同天气穿不同衣服一样。
然后呢，根据这些信息来算出温度应力有多大。
这可不是拍拍脑袋就能想出来的，得有真功夫才行！再来说说控裂工程实例。
你看那些高楼大厦、大桥大坝，它们可都是用大体积混凝土建起来的。
要是不做好控裂，那可不得了，说不定哪天就裂出个大口子来。
就好比有个大坝，那可是关系着好多人的生命财产安全呐！要是大坝因为温度应力裂了，那后果简直不堪设想。
所以啊，在工程中就得特别小心地处理这个问题。
他们会采取各种办法来控制温度应力，比如用合适的材料，调整施工工艺，做好养护工作等等。
就像照顾一个小婴儿一样，得精心呵护。
你想想，要是建个房子，没几年就裂得不成样子，那多难看呐，还不安全。
所以啊，这个大体积混凝土温度应力实用计算方法和控裂工程实例可太重要啦！咱平常生活中可能不太会注意到这些，但这些可都是建筑工程里的关键啊！没有这些，那些宏伟的建筑怎么能建得起来呢？总之，大体积混凝土温度应力实用计算方法就像是一把钥匙，能打开解决问题的大门；而控裂工程实例则是一面镜子，让我们看到实际应用中的成功与失败。
我们得好好研究它们，让我们的建筑更加坚固、美观、安全。
难道不是吗？你说要是没有这些，那我们的城市会变成什么样呢？。
大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析共3篇
大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析共3篇大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析1混凝土温度应力仿真分析与反分析混凝土结构是一种广泛应用的建筑材料，在工程领域中具有众多的优点，如耐久性和可靠性等。
在混凝土结构的设计和施工过程中，由于温度变化和荷载变化等因素的影响，混凝土结构受到应力的影响，其出现裂缝和变形等问题，影响混凝土结构的性能和使用寿命。
因此，混凝土结构的温度应力仿真分析和反分析对优化混凝土结构的设计和预测其受力性能具有重要意义。
本文将就混凝土温度应力仿真分析和反分析展开探讨。
一、大体积混凝土温度应力仿真分析（一）混凝土的应力分析理论混凝土是典型的非线性材料，其力学性能具有不确定性和复杂性。
在混凝土力学分析中，存在一些理论模型，如弹性模型、弹塑性模型、非线性弹性模型和本构模型等。
其中，本构模型是混凝土的典型力学模型，它能够更加精确地描述混凝土的力学性能。
本构模型主要包括两类：弹塑性本构模型和本构方程模型。
前者适用于已知加载路径的情况下，针对该加载路径进行应力-应变关系的力学分析。
而后者主要是根据经验公式或试验数据直接计算出混凝土的应力-应变关系。
（二）混凝土温度应力分析混凝土结构受到温度变化和荷载变化等因素的影响，在裂缝和变形等问题时，其受力性能会发生改变。
其中，温度是混凝土结构中的重要因素之一，它对混凝土结构的动态特性、热应力和循环性能等方面均有着显著的影响。
在混凝土温度应力分析中，需要考虑以下几个因素：1. 混凝土的热膨胀系数：混凝土在受到高温影响时，热膨胀系数会发生变化，从而影响混凝土的受力性能。
2. 热应力：热应力是指由于温度差异所引起的不均匀热膨胀而产生的应力。
3. 温度变化：温度变化会影响混凝土的受力性能和损坏机理，温度变化越大，混凝土内部的应力也会越大。
（三）混凝土温度应力仿真软件目前，混凝土温度应力仿真软件引入了有限元分析和计算流体力学等技术，既可以针对整个混凝土结构进行温度应力仿真分析，也可以对混凝土结构的某一部分进行局部分析。
大体积混凝土的温度应力
大体积混凝土的温度应力大体积混凝土常常用于大型基础工程、水坝、桥梁等工程中，它的体积大、温度变化范围大，因此在施工过程中会产生温度应力。
本文将讨论大体积混凝土的温度应力的成因、影响因素以及相应的控制措施。
1. 温度应力的成因大体积混凝土的温度应力主要由以下两个因素引起：（1）温度梯度：大体积混凝土的内外部温度会存在差异，形成温度梯度。
由于混凝土具有低热导率，温度梯度不能及时传导和均衡，从而导致内部应力的产生。
（2）体积变化：混凝土在不同温度下会发生体积变化，称为热应变。
当混凝土约束条件有限时，其体积变化受到限制，从而产生温度应力。
2. 影响因素（1）气温变化：气温的变化是引起混凝土温度应力的主要因素之一。
在气温升高时，混凝土会膨胀，产生压应力；而在气温降低时，混凝土会收缩，产生拉应力。
（2）混凝土的材料性质：不同材料的混凝土具有不同的热膨胀系数和导热系数，这些材料性质也会直接影响混凝土的温度应力。
（3）混凝土的体积：体积越大的混凝土，在温度变化过程中产生的温度应力也越大。
3. 温度应力的控制措施为了控制大体积混凝土的温度应力，以下几个方面可以采取相应的措施：（1）预冷技术：在施工前采用预冷技术，以降低混凝土的初始温度。
预冷可以通过向混凝土加水进行喷冷，或者利用低温冰水进行冷却等方式实现。
（2）隐藏冷却系统：在大体积混凝土中埋设隐藏冷却系统，通过向混凝土内部输送冷却剂，以降低混凝土的温度。
（3）降低环境温度：适当控制施工环境的温度，可以降低混凝土的温度应力。
在高温环境下施工时，可采取遮阳措施或利用湿帘等方式降低环境温度。
（4）使用低热骨料：选择低热骨料替代部分传统骨料，降低混凝土的热膨胀系数。
这样可以减小混凝土在温度变化过程中的体积变化，从而减小温度应力。
综上所述，大体积混凝土的温度应力是由温度梯度和体积变化引起的，它会受到气温变化、混凝土材料性质和混凝土体积等因素的影响。
为了控制温度应力，可以采取预冷技术、隐藏冷却系统、降低环境温度和使用低热骨料等措施。
《大体积混凝土温度应力与温度控制》
1.概述大体积混凝土结构在施工过程中，往往会因为自身体积较大，从而导致混凝土内部产生温度应力，这对混凝土的使用性能和安全性都会产生一定的影响。
对大体积混凝土的温度应力进行充分的了解和控制是非常必要的。
2.大体积混凝土温度应力产生的原因在大体积混凝土结构中，由于混凝土自身的御热性能及外部环境的影响，混凝土内部会产生温度梯度，从而引起温度应力的产生。
主要原因包括：1）混凝土御热能力较弱，导致温度梯度较大；2）混凝土在养护期间会因为水分蒸发而产生收缩变形；3）外部环境温度的变化也会对混凝土内部温度产生影响。
3.大体积混凝土温度应力的危害大体积混凝土温度应力一旦产生，会对混凝土结构的使用性能和安全性造成不利影响。
具体危害包括：1）增加混凝土的裂缝风险，影响混凝土的整体强度；2）影响混凝土的耐久性，导致其使用寿命的缩短；3）对混凝土结构的变形和稳定性产生负面影响。
为了控制大体积混凝土温度应力，可以从以下几个方面进行控制：1）在混凝土的配合设计中，可以通过控制水灰比和使用适当的掺合料，来减小混凝土的收缩变形；2）在混凝土的浇筑养护中，可以采取降温措施，如覆盖保温和增加养护时间，来减小混凝土的温度梯度；3）在混凝土的结构设计中，可以采取一些措施来减小混凝土的温度应力，如采用预应力混凝土结构。
5.大体积混凝土温度应力的监测与分析在实际工程中，为了对大体积混凝土的温度应力进行有效的控制，需要对其进行监测与分析。
监测与分析的主要内容包括：1）对混凝土内部温度进行实时监测，了解其温度变化规律；2）对混凝土内部温度应力进行模拟计算和分析，评估其对结构的影响；3）对混凝土的内部质量进行检测，判断其是否因为温度应力而产生负面影响。
6.大体积混凝土温度控制的实例分析通过对某大体积混凝土工程的实例分析，展示了如何进行温度应力的控制：1）采用了特殊的混凝土配合设计，以降低混凝土的收缩变形；2）在浇筑养护过程中，通过增加养护时间和采取覆盖保温措施，有效降低了混凝土的温度梯度；3）对混凝土的内部温度应力进行了监测与分析，确保了混凝土结构的安全使用。
大体积混凝土温度应力场仿真分析
（ ，） 已知温度 函数 。 ， ｚ 一 ２２ 热 载荷 ． 大 体积 混凝 土产生 温度应 力 的原 因是水
泥 的水 化反 应 ，有 限元 分析 中 以生热率 作 为 热载荷 施加 在模 型 中 ， 其基本 方程 如下 ：
裂缝从 侧 面 中心 位置 附近 的下方 出现 ，裂 缝
３１ 某 码头 工程 大体积 混凝 土桩 帽 ．
（ ） 工 程 概 况 １
（ ）初 始条 件 ２
热分析 开始 时 ，结 构在 整个 区域 中 的温 度为 已知值 。
Ｉ ＝ ｘ， Ｚ ｔ （ Ｙ， ） ＝ ０ 式中： （） ４
在某码 头三 期工 程施 工 中 ，部分 大体 积 混 凝 土 桩 帽 在 养 护 过 程 中发 现 有 规 律 的 裂 缝 。 步 分析裂 缝产 生与 温度应 力有 关 ， 初 为此 对桩 帽在施 工过 程 中的温 度场进 行监 控 和分 析。 桩 帽 结 构 尺 寸 为 ５３ ４６ ２４ 桩 ． ｍ￣ ． ｍ￣ ．ｍ． 直径 ｏ ．ｍ， 伸人 桩 帽大 约 １３ ２５ 桩 ．ｍ。裂缝 主 要 发 生 在 桩 帽 ５３ 长 度 方 向 的 ２个 侧 面 ， ．ｍ
程三 维温度 、 力场 的仿真模 拟 ． 应 并结 合工 程 实测数 据进 行对 比分 析 。
２ 温度应 力场计 算有 限元原 理
｛ ： 七 。
式中：
。 、 一
两 种 不 同 物 体 接 触 面 上 的温
２１ 定解 条 件 ．
度；
一
ｌ一
、
一
两种 不 同固体 的导热 系数 。
・
专 题论述 ・
大体积混凝土温度应 力场仿真分析
三航 科研 院有 限公 司 卓 杨 汪 冬冬
大体积混凝土温度应力分析及自动检测技术
次 ， －１ ８ｄ １ｄ每 ６ｈ测一次 ，２ｄ ４ｄ每 ８ｈ测一次 ， ５ｄ每 １ ～１ １
１３ ０ｍ３酒店一 区面积 为 １８ ０ｍ２混凝 土用量 为 ２７ ０ｍ３酒 １ ０ ； ０ ， ５ ； ２ｈ测一次 ， 施工期间温度观测工作 在混凝 土浇筑 １ ５ｄ后结 束 ， 店二区面积为 １ ０ ， 凝土 用量为 １ ０ ； ０ｍ２？ ０ 昆 ０ｍ３裙房东 区面积 为 混凝土测温 的同时 测量 大气 温度 ， ５ 对所 有测 温孔 均予 以编号 ， 进 ７０ｍ２混凝 土用量为 ８ ３ｍ３办公楼 三区面积为 １１０ｍ２混凝 行｝ 凝土 内部 温度和表面温度的测量 。并及时比较温差实测值与 ０ ， ４ ； ０ ， 昆 宽度小于 ０ ２Ｔｒ ， ． １ １ｎ时 将掺膨胀剂 的水泥浆 用 医用 注射器 注入缝 灰层和装饰 面层 。 内。饰 面抹 灰层 剔除 ２ ０ｍｍ～３ ０ＩＴ宽 ， ０ ０ Ｉ Ｔ Ｉ 清理浇水后跨 缝加 钢 Ｉ 丝网 ， 分层抹微膨胀水泥砂浆 ， 施工装饰面层。 综上分析 ， 砖结构顶层裂缝 ， 贯彻预 防为主 的原 则 ， 强设计 加
． 本工程为冠城 中心 ， 于北 京海 淀 区马甸桥 西北 角 ， 位 东临 马 ２ １ 温 度观 测点 布 置
具体做法是 预埋 测温探 头进 行测 温 ， 测温探 头 的位置 具 首、 ２层商业 ）２层裙房与 ３层公寓之 间有设备 夹层 ； ， 写字楼地 上 控温度 ， ２ （ ３层 不包 含首 、 ２层商 业 ） 。本工 程为全 现浇 钢筋 混凝 土结构 ， 有代 表性 ， 按浇筑 高度 ， 分布在底 、 表面 ， 中、 按平面尺 寸分边缘 和 并对基础底 板 和基 础梁分 别布 点测 温 ， 每段基 础底 板 建筑整体为大底盘双塔楼结构 。写字 楼为框架 核心简结 构 ， 寓 中间两种 ， 公
大体积混凝土结构温度应力仿真分析
v n
T n
P
P [ B]
T n v
T
T [ Dn ] n dv
P ——自生体积变形荷载增量，
0 n
P [ B]
0 n v
T
0 [ D n ] n dv
由式（6-4）求得位移增量 n 后，代入式 （6-2）即可求出应力增量 n 。
0 x (t )
(1 ) x (t ) S (t ) E (t )
（5-1）
（2）应变增量
①徐变变形增量的递推公式（隐式解法、变步长）
设从0开始受(t)作用，到时间t时混凝土徐变 变形为：
( ) (t ) ( 0 )c(t , 0 ) c(t , ) d 0
总应力为各时段应力增量之和，即：
n i
i 1
n
（6-5）
（2）说明 （1）对温度应力来说，徐变具有巨大的影 响，徐变的作用使温度应力产生相当大的 松弛，徐变变形经常达到弹性变形的1~3倍， 一般而言，可以使温度应力减小40%左右。 （2）热膨胀系数对温度应力具有重要的影 响，温度应力与热膨胀系数成正比。 （3）弹性模量对温度应力具有重要的影响， 温度应力与弹性模量成正比。
n i 1
i
（2）混凝土等效热传导方程
经过推导可得考虑表面散热对冷却效果影响 的混凝土结构水管冷却等效热传导方程如 下
2T 2T 2T T a 2 2 2 y z x 1
（4-3）
1 T f T0 Tw 0 （4-4）
（2-6）
在给定的初始条件和边界条件下求 解导热方程就可得出不同时刻 时的温 度场T(x, y, z,)。
大体积混凝土温度应力实用计算方法及控制工程实例
大体积混凝土温度应力实用计算方法及控制
工程实例
大体积混凝土的温度应力主要由于混凝土内部温度梯度不均匀所
引起，温度应力大小与混凝土的水泥含量、骨料类型、孔隙结构以及
环境温度等因素有关。
计算温度应力可采用以下公式：σ=αEΔT+(1-ν)αmΔT，其中，σ为温度应力，α为混凝土的线膨胀系数，E为混凝土的弹性模量，
ν为混凝土的泊松比，αm为混凝土的平均线膨胀系数，ΔT为混凝土内部温度差。
控制大体积混凝土的温度应力，可采取以下措施：
1. 使用高性能混凝土材料，降低混凝土线膨胀系数；
2. 对混凝土的成分、配合比等进行优化设计，降低混凝土内部温度梯度；
3. 控制施工环境的温度和湿度，提高混凝土的早期强度和抗裂性能；
4. 采用降温措施，如水帘喷淋、冷却剂等，降低混凝土的温度。
实际工程中，可通过对混凝土施工过程进行监控和管控，以及采
用温度预应力技术等措施，有效控制大体积混凝土的温度应力。
例如，在某大型桥梁工程中，采用了温度预应力技术，并通过建立温度控制
模型对施工过程进行精细化监控，成功地控制了混凝土的温度应力，
确保了施工质量和结构安全。
大体积混凝土温度应力和收缩应力计算书-secret
大体积混凝土温度应力和收缩应力计算书由于混凝土为C 30 S 8，厚度为1300mm ，为大体积混凝土，故选用水化热低的矿渣425#水泥,辅以外加剂和掺合料.根据以往施工资料,掺外加剂和掺合料的C 30 S 8大体混凝土每立方米用料,矿425#水泥390kg 水泥发热量335kj/kg,预计8月份施工大气温度最高为35℃以上，混凝土浇筑温度控制在26℃以内，进行计算分析。
(1)混凝土温度应力分析 1）混凝土最终绝热温升 ==ρC Q T t 0c )(m =57.6℃式中T (t)—混凝土最终绝热温升m c —每立方米混凝土水泥用量 Q o —每公斤水泥水化热量 C —混凝土比热 ρ—混凝土密度2）混凝土内部不同龄期温度 ①求不同龄期绝热温升混凝土块体的实际温升,受到混凝土块体厚度变化的影响,因此与绝热温升有一定的差异。
算得水化热温升与混凝土块体厚度有关的系数ξ值，如表7-10。
不同龄期水化热温升与混凝土厚度有关系数ξ值 表7-10T t =T （t ）·ξ式中T t —混凝土不同龄期的绝热温升T(t)—混凝土最高绝热温升ξ—不同龄期水化热温升与混凝土厚度有关值经计算列于下表7-11不同龄期的绝热温升（℃）表7-11②不同龄期混凝土中心最高温度Ｔmax＝T j＋T t式中T max—不同龄期混凝土中心最高温度T j—混凝土浇筑温度T t—不同龄混凝土绝热温升计算结果列于表7-12不同龄期混凝土中心最高温度表7-123）混凝土温度应力本底板按外约束为二维时的温度应力(包括收缩)来考虑计算①各龄期混凝土的收缩变形值及收缩当量温差a.各龄期收缩变形&y(t)＝&0y(1-e-0.01t)×M1×M2x……xMn式中&y(t)—龄期t时混凝土的收缩变形值&0y—混凝土的最终收缩值,取3.24×10-4/℃M1．M2……Mn各种非标准条件下的修正系数本工程根据用料及施工方式修正系数取值如表7-13修正系数取值表7-13经计算得出收缩变形如表7-15各龄期混凝土收缩变形值 表7-15b.各龄期收缩当量温差将混凝土的收缩变形换算成当量温差式中—各龄期混凝土收缩当量温差(℃)&y (t)—各龄期混凝土收缩变形—混凝土的线膨胀系数，取10×10-6/℃ 计算结果列于表7-16各龄期收缩当量温差 表7-16②各龄期混凝土的最大综合温度差 ΔT(t)＝T j ＋T(t)＋T y (t)-T q 式中ΔT(t)—各龄期混凝土最大综合温差T j —混凝土浇筑温度,取26℃ T(t)—龄期t 时的绝热温升 T y (t)—龄期t 时的收缩当量温差T q —混凝土浇筑后达到稳定时的温度,取年平均气温25℃计算结果列表7-17各龄期混凝土最大综合温度差 表7-17③各龄期混凝土弹性模量 E(t)＝E h (1-e -0.09t )式中E(t)—混凝土龄期t 时的弹性模量(MPa)E h —混凝土最终弹性模量(MPa) C 30混凝土取3.0×104(MPa) 计算结果列表7-18混凝土龄期t 时的强性模量 表7-18④混凝土徐变松驰系数、外约束系数、泊桑比及线膨胀系数 a.松驰系数,根据有关资料取值列表7-19混凝土龄期t 时的松驰系数 表7-19b.外约束系数(R) 按一般土地基，取R=0.5c.混凝土泊桑比(μ) 从取0.15d.混凝土线膨胀系数(α) α取10×10-6/℃⑤不同龄期混凝土的温度应力 σ(t)=-RS T E t h t t ⨯⨯-∆⨯⨯)()()(1μα式中σ(t)—龄期t 时混凝土温度(包括收缩)应力E (t)—龄期t 时混凝土弹性模量 α—混凝土线膨胀系数ΔT(t)—龄期t 时混凝土综合温差 μ—混凝土泊桑比S h(t)—龄期t 时混凝土松驰系数 R —外约束系数 计算结果列表7-20不同龄期混凝土温度(包括收缩)应力 表7-204)结论C 30混凝土 28d R L =1.43(MPa) 同龄期混凝土 R L (12d)=0.75R1=1.07(MPa) 所以:()07.196.173.043.112=>==k R d L σ由计算可知基础在露天养护期间混凝土有可能出现裂缝，在此期间混凝土表面应采取养护和保温措施，使养护温度加大，综合温度减小，则可控制裂缝出现。
厂房大体积混凝土温度应力分析
大 体积 混凝土 在浇筑 过程 中，水 泥水 化会产 生 大量 的水化 热 ， 致混凝 土 内部 温度 有较 大的上 升 。 导
第４ ７卷 第 ２期 ２１ ０ ０年 ４月 总第 １ ３期 ９
港
工
技
术
Ｖｏ ． Ｎｏ２ １ ４７ ．
Ｐ ｒ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏｔ ｎ ｉ ｅ ｒ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｎ
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厂房大体 积混凝土温度应力分析
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（ ｊ ｇＩ ｓ ｔ ｔ ｏ ｎ ｉｅｒｎ ｅｈ ｏｏ ｙＤ ｐ ｒ ｎ， ｉ ｎＳ ａ ｘ １ １ ３ Ｃ ｉａ Ｘｉｎ ｔ ｕｅ ｆ ｇｎ ｅｉｇＴ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ａ ｔ ｔＸ ’ ｈ ｎ ｉ ０ ２ ， ｈｎ ） ｉ ｎｉ Ｅ ｍｅ ａ ７
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大体积混凝土温度应力计算
大体积混凝土温度应力计算在大体积混凝土结构中，温度变化会导致混凝土产生应力，这种应力称为温度应力。
温度应力的大小取决于温度变化的程度、混凝土的热膨胀系数和约束条件等因素。
为了确保混凝土结构的安全可靠，必须对温度应力进行计算和控制。
下面将介绍大体积混凝土温度应力的计算方法。
首先，需要确定混凝土结构中的温度变化范围。
混凝土在不同环境温度下会发生热膨胀或热收缩，其热膨胀系数一般在10×10^-6/℃到15×10^-6/℃之间。
根据混凝土的温度膨胀系数和温度变化范围，可以计算出混凝土结构的温度变化引起的应变。
其次，需要确定混凝土结构中约束条件的情况。
混凝土结构可以通过外部约束或内部约束来限制其热膨胀或热收缩。
外部约束可以通过支座或混凝土外部的钢筋约束进行，而内部约束则是指混凝土内部的钢筋约束。
约束条件的类型会影响混凝土结构中温度应力的传递和分布。
根据上述参数，可以使用以下公式计算温度应力：σ=α×ΔT×E其中，σ表示温度应力，α表示混凝土的热膨胀系数，ΔT表示温度变化引起的温度差，E表示混凝土的弹性模量。
此公式是基于线弹性理论，适用于小应变和小变形的情况。
在大体积混凝土结构中，温度应力的分布是非均匀的。
在一般情况下，温度应力在混凝土结构的表面会较大，而在内部会较小。
因此，为了确保结构的安全，需要进行应力分析，并采取相应的措施，如设置伸缩缝、防止温度差异过大等。
除了考虑温度应力，还需要综合考虑其他应力源，如自重应力、施工载荷应力、外部荷载应力等，以确保混凝土结构的稳定性和安全性。
总之，大体积混凝土温度应力的计算是结构设计中的重要一环。
通过合理的温度应力计算和控制，可以确保混凝土结构的安全、可靠和耐久性。
大体积混凝土温度和温度应力计算
汽机上部大体积混凝土温度和温度应力计算在大体积混凝土施工前,必须进行温度和温度应力的计算,并预先采取相应的技术措施控制温度差值,控制裂缝的开展,做到心中有数,科学指导施工,确保大体积混凝土的施工质量.1、温度计算搅拌站提供的混凝土每立方米各项原材料用量及温度如下:水泥:325kg,14℃。
砂子:773kg,14℃,含水率为2%。
石子:1025kg,14℃,含水率为1%。
水:168kg,4℃。
粉煤灰:57kg,14℃。
外加剂:10.3kg,14℃。
防冻剂：30.5 kg,10℃。
（1）混凝土拌合物的温度T0=[0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2Tw(mw- msa-ωgmg)+c1(ωsamsaTsa+ωgmgTg)-c2(ωsamsa+ωgmg)]÷[4.2mw+0.9(mce+msa+mg)]式中T0—混凝土拌合物的温度(℃)。
mw、mce、msa、mg —水、水泥、砂、石的用量(kg)。
Tw、Tce、Tsa、Tg —水、水泥、砂、石的温度(℃)。
ωsa、ωg—砂、石的含水率(%)。
c1、c2 —水的比热容(kJ/kg.K)及溶解热(kJ/kg)。
当骨料温度>0℃时, c1=4.2,c2=0;≤0℃时, c1=2.1,c2=335。
为了计算简便,粉煤灰和外加剂的重量均计算在水泥的重量内。
T0=[0.9(422.8×14+773×14+1025×14)+4.2×4(168-2%×773-1%×1025)+4.2( 2%×773×14+1%×1025×14)-0]÷[4.2×168+0.9(442.8+773+1025)]=18.6℃（2）混凝土拌合物的出机温度T1=T0-0.16(T0-Ti)式中T1—混凝土拌合物的出机温度(℃);Ti—搅拌棚内温度(℃)。
基于超高层建筑复杂形状的大体积混凝土底板温度应力分析
基于超高层建筑复杂形状的大体积混凝土底板温度应力分析【摘要】随着超高层建筑的建筑规模越来越多，对于大体积混凝土的使用也日益增多。
所以，大体积混凝土底板温度应力的研究工作正逐渐受到工程建设人员的重视。
本文作者基于多年的实践经验，从引起大体积混凝土温度应力的原因、影响大体积混凝土温度应力的因素、大体积混凝土温度应力分析方法等方面进行浅谈，并基于某市大桥建设工程大体积混凝土温度与应力观测分析实例进行说明，以期在实际工程施工中具有借鉴作用。
【关键词】超高层建筑；大体积混凝土；底板温度应力分析中图分类号：tv544+.91文献标识码： a 文章编号：前言随着高层建筑的日益崛起，对于大体积混凝土的使用也越来越多。
然而在施工过程中，大体积混凝土自身的特性决定了其温度变化幅度很大，进而导致巨大拉应力的产生。
巨大的拉应力在大体积混凝土内部很容易产生裂缝，进而会影响结构的耐用性，更甚者会严重损坏建筑的使用性。
经研究表明，大体积混凝土温度应力与其运行条件、材料特性、施工过程、气候条件、结构形式等各种因素相关，并且温度应力的变化也是复杂、多变的。
工程建设人员有必要对其进行深入研究。
本文就超高层建筑复杂形状的大体积混凝土底板温度应力进行浅论。
1. 引起大体积混凝土温度应力的原因引起大体积混凝土温度应力的原因主要有自生应力和约束应力两种。
（1）自生应力自生应力是指对于边界上没有受到任何约束的结构而言，如果结构内部温度呈线性分布，则结构不产生应力作用；若果结构内部温度呈非线性分布，那么由于结构本身的约束作用而产生的应力现象。
如：大体积混凝土在冷却过程中，其表面温度会低于结构内部温度，从而导致表面温度受到内部的约束，收缩变形，在表面产生拉应力，在混凝土内部则出现压应力。
自生应力产证的特点是其发生位置处于整个结构断面上，拉应力和压应力须保持平衡关系。
（2）约束应力当结构的部分或者全部边界受到外界约束时，温度的变化没有引起结构的自由变形，这种现象会引发约束应力。
大体积混凝土概述、温度应力、温控措施
大体积混凝土概述、温度应力、温控措施(一)概述大体积混凝土应该是结构物体积大，水泥水化蓄热多，内部温升高，表面与内部温差大，容易产生温度裂缝的混凝土。
美国混凝土学会AC1207认为，大体积混凝土是“现场浇筑的混凝土，尺寸大到需要采取措施降低水化热和水化热引起的体积变化，以最大限度地减少混凝土开裂”。
日本建筑学会标准(JASSS)认为，“结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起混凝土内最高温度与外界气温之差超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。
我国《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55-2000)大体积混凝土的定义是“混凝 {土结构物实体最小尺寸等于或大于Im，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的}昆凝土”。
(二)温度应力大体积混凝土的温度应力包括由于温度升高时膨胀变形受到约束而产生的压应力和由于冷却降温时收缩变形受到约束而产生的拉应力。
混凝土抗拉强度低容易因抗拉而产生裂缝。
混凝土的温度应力一般是指拉应力。
水泥水化热引起的温度升高，是大体积混凝土产生温度应力的根本原因，另一部分则是由于自身体积变形引起的。
干缩主要体现在混凝土外表浅层内引起开裂。
结构热的扩散，与最小尺寸的平方成反比。
结构尺寸越大，则散热越慢。
当内部温度升高时，内部产生压应力，温度降低时产生收缩，压应力逐渐减小，拉应力则逐渐增加。
当混凝土突然降温时，将产生“冷击”现象。
冷击可以认为收缩变形受到完全的约束，很容易造成表面开裂。
混凝土胀缩变形受到的约束，分为内部约束与外部约束，一般情况下内外约束同时存在。
没有约束，任其自由胀缩，是不可能产生裂缝的。
当水化热达到峰值时，大体积内部温度最高，表面较低。
此时，中心部位的热膨胀也较表面大，由于受到自身内部约束，于是中心部位产生压应力，表面产生拉应力q。
可按下式计算，一号砼△T(5-1)与地基或旧}昆凝土接触的新混凝土，当热胀时会受到地基或混凝土结构的约束，因外部约束而产生压应力。
大体积混凝土温度裂缝的原因分析及防治对策
大体积混凝土温度裂缝的原因分析及防治对策在现代建筑工程中，大体积混凝土的应用越来越广泛。
然而，由于其体积较大，水泥水化热释放集中，混凝土内部温度升高较快，与表面形成较大温差，容易导致温度裂缝的产生。
这些裂缝不仅影响混凝土结构的外观和耐久性，还可能降低其承载能力和安全性。
因此，深入分析大体积混凝土温度裂缝的原因，并采取有效的防治对策，具有重要的现实意义。
一、大体积混凝土温度裂缝产生的原因1、水泥水化热水泥在水化过程中会释放出大量的热量，这是大体积混凝土内部温度升高的主要原因。
由于大体积混凝土结构的断面厚度较大，水泥水化热聚集在结构内部不易散失，导致内部温度迅速上升。
而混凝土表面散热较快，形成较大的内外温差，从而产生温度应力。
当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。
2、混凝土的收缩混凝土在硬化过程中会发生体积收缩，包括化学收缩、干燥收缩和自收缩等。
大体积混凝土由于水泥用量较多，水分蒸发较快，收缩变形较大。
如果收缩受到约束，就会产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，也会导致裂缝的产生。
3、外界气温变化大体积混凝土在施工期间，外界气温的变化对其温度场有显著影响。
特别是在混凝土浇筑初期，混凝土的抗拉强度很低，如果遇到寒潮或气温骤降，混凝土表面温度急剧下降，而内部温度变化相对较小，形成较大的内外温差，容易产生裂缝。
4、约束条件大体积混凝土结构在变形过程中会受到各种约束，如基础的约束、相邻结构的约束等。
当混凝土的变形受到约束时，会产生约束应力。
如果约束应力超过混凝土的抗拉强度，就会产生裂缝。
5、施工工艺和养护不当施工过程中的混凝土配合比不合理、搅拌不均匀、浇筑顺序不当、振捣不密实等，都会影响混凝土的质量和均匀性，从而增加裂缝产生的可能性。
此外，养护措施不到位，如养护时间不足、养护温度和湿度控制不当等，也会导致混凝土的干缩和温差增大，引发裂缝。
二、大体积混凝土温度裂缝的防治对策1、优化混凝土配合比（1）选用低水化热的水泥品种，如粉煤灰水泥、矿渣水泥等，以减少水泥水化热的产生。
大体积混凝土温度应力计算
计算结果分析
温度应力分布情况 应力与应变关系 裂缝产生原因及分布规律 计算结果与实际监测数据的对比分析
结论与建议
结论：大体积混凝土温度应力计算案例 分析表明，温度应力对混凝土结构的影 响较大，需要采取有效的措施进行控制。
建议：在设计和施工过程中，应充分考 虑温度应力的影响，采取适当的构造措 施和施工方法，以减少温度应力对混凝 土结构的影响。
求解温度场：通过有限元法或有限差分法等数值计算方法，求解大体积混凝土的温度场。
计算应力应变：根据温度场计算结果，结合弹性力学理论，计算大体积混凝土的应力应 变。
建立数学模型
确定温度场和应力场的基本方程
建立温度应力和收缩应力的计算公 式
添加标题
添加标题
确定边界条件和初始条件
添加标题
添加标题
考虑混凝土的弹塑性本构关系
Part Five
大体积混凝土温度 应力计算案例分析
工程概况
工程名称：大体积混凝土温度应力计算案例分析 建设地点：某市 建设规模：建筑面积约为XX平方米 建设单位：某建筑公司
计算模型建立
确定计算模型：根据实际情况选择合适的计算模型，如有限元法、有限差分法等。 建立温度场：根据混凝土的物理性质和边界条件，建立温度场方程。 确定初始条件和边界条件：根据实际情况确定初始温度和边界温度。 求解温度场：采用合适的数值方法求解温度场方程，得到各点的温度分布。
确定材料参数
混凝土的弹性模量 混凝土的热膨胀系数 混凝土的导热系数 混凝土的密度
求解方程
建立数学模型
求解温度场方 程
确定边界条件 和初始条件
计算温度应力
结果分析
计算结果：根据计算公式和参数，得出大体积混凝土温度应力计算结果 结果分析：分析计算结果，确定大体积混凝土的温度应力分布和变化规律 影响因素：分析各因素对大体积混凝土温度应力的影响程度和作用机制 优化建议：根据计算结果和分析，提出优化大体积混凝土温度应力的建议和措施
大体积混凝土温度应力和收缩应力的分析
大体积混凝土温度应力和收缩应力的分析在大体积混凝土浇筑前，根据施工拟采取的防裂措施和已知施工条件，先通过计算估计可能产生的最大温度收缩应力，如不超过混凝土的抗拉强度，则表示所采取的施工措施能有效的控制和预防裂缝的出现。
现结合本工程实际情况，对塔楼部位底板厚度2.2m ，C45P8混凝土进行表面与内部温差、裂缝控制的计算。
1、混凝土的绝热温升值()c h m K F QT c ρ+⋅=⋅根据混凝土搅拌站资料掺外加剂和掺合料的C45、P8配合比如下：主审批的意见确定实际配合比和各原材料产地、品牌。
） 式中：h T -混凝土最大绝热温升（℃）；c m -混凝土中水泥用量（3kg m ）；F —混凝土活性掺和料用量（3kg m ）；K —掺和料折减系数。
粉煤灰取0.25～0.3；取0.3；Q —每千克水泥水化热量（kJ/kg ），42.5#普通水泥取375kJ/kg ； c —混凝土的比热，一般由0.92～1.00，取0.97（kJ/kg •K ）； ρ—混凝土的质量密度，取2400kg/m 3 C45混凝土计算值：()03950.34037565.60.972400h T C+⨯⨯==⨯2、混凝土中心温度计算混凝土块体的实际温升,受到混凝土块体厚度变化的影响,因此与绝热温升有一定的差异。
水化热温升与混凝土块体厚度有关的系数ξ值参见下表。
混凝土中心计算温度：1()()t j h t T T T ξ=+⋅ t h T T ξ=⋅式中: T 1(t)—t 龄期混凝土中心计算温度（℃）T j —混凝土浇筑温度,取15℃ T t —混凝土不同龄期的绝热温升 Tmax —混凝土最高绝热温升ξ—不同龄期水化热温升与混凝土厚度有关值不同龄期水化热温升与混凝土厚度有关系数ξ值：不同龄期的绝热温升t h （℃）：1()max t j t T T T T ==+式中：T max —不同龄期混凝土中心最高温度；T j —混凝土浇筑温度，根据资料取15℃； T t —不同龄混凝土温升。
大体积混凝土的温度应力
• 准确的计算混凝土的水泥水化热降温温差有一 定的困难。而混凝土的水泥水化热降温温差相 似于混凝土的水泥水化热升温温差，因此，可 以计算混凝土浇筑后因水泥水化热的升温值来 确定水泥水化热降温温差。
• 高层建筑基础混凝土底板，例如箱形基础、桩 基承台和笩式基础的厚度远小于长度和宽度， 如厚度小于或等于0.2倍的长度（H/L≤0.2）时 ，在温度收缩变形作用下，其全截面基本为均 匀受力。另外一般的高层建筑混凝土基础都是 有一定宽度的大体积混凝土结构，所以本教材 只研究按二维结构计算的大体积混凝土的温度 应力。
第二节 大体积混凝土的温度应力 一、大体积混凝土温度应力特点 混凝土的温度取决于它本身所贮备的热能，在绝
热条件下，混凝土内部的最高温度是浇筑温度与 水泥水化热温度的总和。但在实际情况下，由于 混凝土的温度与外界环境有温差存在，而结构物 四周又不可能做到完全绝热，因此，在新浇筑的 混凝土与其四周环境之间，就会发生热能的交换。 模板、外界气候（包括温度、湿度和风速）和养 护条件等因素，都会不断改变混凝土所贮备的热 能，并促使混凝土的温度逐渐发生变动。因此， 混凝土内部的最高温度，实际上是由浇筑温度、 水泥水化热引起的绝对温升和混凝土浇筑后的散 热温度三部分组成。
• 二、大体积混凝土温度应力计算
• 在高层建筑中，基础混凝土底板大都属于大 体积混凝土范畴，并且通常底板的长边一般 都长达数十米，整体一次性浇注。混凝土内 部绝热温升很高，在随后的降温过程中，底 板将收缩，由于基土对底板的约束，底板中 将产生较大的结构温缩拉应力，此温缩拉应 力若超过此时混凝土的抗拉强度，则底板内 将产生裂缝。因此大体积混凝土底板施工应 核算温度应力是否会导致底板出现裂缝。若 结构温度应力过大，则应调整大体积混凝土 施工方案，降低内部最大温升值。
大体积混凝土温度应力场变化分析
保证水泥水化放热能够及时散 出 ， 为有效控制大体积混凝 土灾 害温度应力场 的产生和温度裂缝 提供理论 支持 ， 其结果可为类似 的大体积混凝土 工程 提供 借鉴参考 。
关键词 ： 大体积混凝土 ； 温度场 ； 温度应力 ； 有限元 ； 数值 分析
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大体积混凝土温度应力分析
摘要：施工中应以预防裂缝的发生为主。
掌握温度应力变化规律及混凝土裂缝的产生原因对于进行合理的结构设计和施工极为重要的。
在今后的工程施工中我们应多进行这方面的探讨研究，使混凝土结构工程更趋于合理、安全。
本文对大体积混凝土温度应力进行了探讨。
关键词：大体积；混凝土；温度应力；原因；措施
中图分类号：tu37文献标识码：a 文章编号：
随着我国社会主义市场经济蓬勃发展,城市建设不断朝着高建筑, 整体浇筑混凝土方向发展。
现在每年混凝土用量已达9亿立方米。
为满足结构功能需要, 大体积混凝土施工也越来越普遍, 如高层建筑地下室基础的底板、承台, 上部结构转换层等, 混凝土工程的施工质量总体水平不断提高。
但是与国民经济发展水平和国际先进水平相比, 我国建筑工程混凝土施工质量仍有较大差距, 特别是造成混凝土裂缝现象时有发生。
引起混凝土裂缝原因很多, 在大体积混凝土施工中, 温度应力是造成裂缝最常见的原因。
一、温度应力引起的原因
1、自生应力
没有任何边界上完全约束或静止的结构, 如果内部温度是非线形分布的, 由于结构本身互相约束而会出现温度应力。
例如桥梁墩身, 结构尺寸相对较大, 混凝土冷却时表面温度低, 内部温度高, 在表面出现拉应力, 在中间出现压应力。
2、约束应力
结构的全部或部分边界受到外界的约束, 不能自由变形而引起的应力。
如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土在温度变化时的变形应力。
这两种温度应力往往和混凝土的干缩引起的应力共同作用。
二、温度应力的形成过程
温度应力的形成过程可分为以下三阶段:
1、早期
自浇注混凝土开始至水泥放热基本结束, 一般为30d。
这个阶段具有两个特征, 一是水泥放出大量的水化热, 二是混凝土弹性模量的急剧变化, 这一时期在混凝土内部形成残余应力。
2、中期
自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止, 这个时期中, 温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起, 这些应力与早期残余的应力相叠加, 在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
3、晚期
混凝土完全冷却以后的运转时期。
温度应力主要是外界气温变化所引起的, 这些应力与前两种残余应力相叠加。
三、大体积混凝土温度应力的影响因素
1、弹性模量
从混凝土水化反应开始，即出现温度应力和弹性模量，两者呈
正比例变化关系.且随着温度场的变化，弹性模量时刻发生变化.因此，在计算温度应力的时候，需考虑弹性模量和温度场的关系和变化。
在浇筑早期阶段，混凝土呈塑性状态，弹性模量较小，由于温度升高产生的温度应力能够得到及时释放，相应的温度应力也较小.随着混凝土的逐步凝固硬化，弹性模量快速增加，温度场产生的温度应力也快速增加.因此，在对大体积混凝土温度应力计算时，混凝土弹性模量的变化，是应重点考虑的因素。
2、徐变
除了温度场产生的变形，在长期荷载作用下，混凝土会产生跟荷载大小无关的长期的变形，称为混凝土徐变.徐变有利于抵消一部分温度应力产生的变形，有利于温度应力裂缝的控制.所以，大体积混凝土施加荷载后，再研究和计算温度应力时，则应充分考虑到非线性变形的徐变对温度应力的抵消作用。
3、水分场
大体积混凝土内部温度场与水分迁移相互作用、相互影响，水的比热容大，其迁移对温度场产生很大影响.考虑两场的交叉耦合机制，为混凝土失水收缩提供重要的理论依据，且在大体积混凝土温度应力研究方面，提供了另外一个角度的理论研究.大体积混凝土的应变和温度应力的一部分存在形式是收缩应力，由收缩变形引起，水分场作为影响大体积混凝土温度应力的因素，应受到充分重视。
四、改善大体积混凝土温度的施工措施和工艺
1、降低混凝土成型时的温度
混凝土成型时的温度可由混凝土拌合物的温度、混凝土拌合物的出机温度及混凝土拌合物运输及浇筑时的温度增量等计算确定。
由混凝土配合比可知,石子比热容虽然较小，但每m3 混凝土中石子所占重量达40％左右，水的重量在每m3 混凝土中占的比例虽然不大，但比热容较大，因此影响混凝土拌合物温度的主要因素是石子和水的温度。
要想获得较低的混凝土拌合物温度，最有效的措施就是降低石子和水的温度。
夏季施工时，可用冰水搅拌，亦可将骨料堆场遮盖防止日晒，必要时尚须喷洒水雾降温。
2、选择合适的混凝土材料降低水泥的水化热
要降低混凝土内部的最高温升，就要在满足混凝土强度等技术指标的前提下降低每m3 混凝土中的水泥用量及选用水化热较低的水泥，因此在配制混凝土时可采用发热量较低的矿渣水泥或掺加减水剂和粉煤灰或沸石粉，以减少水泥用量和改善混凝土的和易性。
3、加强混凝土养护
大体积混凝土每次分段浇筑完毕后，应在混凝土初凝之后终凝之前进行二次振捣或进行表面的抹压，排除上表面的泌水，用木拍反复抹压密实，消除最先出现的表面裂缝。
在冬季施工，还需对混凝土进行保温潮湿养护或加热养护；非冬期施工条件时，可覆盖塑料薄膜及保温材料，也可在混凝土终凝后在其上表面四周筑堤，灌水20～30cm 深，进行养护，将温差控制在设计要求范围内。
混凝土在潮湿环境中的养护时间，对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥
或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，不得少于7d，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14d。
4、改善混凝土浇注工艺
混凝土运至浇筑地点，应符合浇筑时规定的坍落度，当有离析现象时，必须在浇筑前进行二次搅拌。
混凝土浇筑层的厚度，应不大于振捣棒作用部分长度的1.25倍。
浇筑混凝土应连续进行，当必须间歇时，其间歇时间宜尽量缩短，并应在前层混凝土凝结之前，将次层混凝土浇筑完毕。
浇筑混凝土应合理分段、分层进行，尽量扩大浇注工作面，减少浇注层的厚度，从而增加散热的面积和时间。
浇筑的时间应尽量在室外气温较低时进行，混凝土浇筑温度不宜超过28℃。
综上所述，工程施工中应注意避免产生温度裂缝, 一旦出现温度裂缝尤其是贯穿裂缝后要恢复结构的整体性是十分困难的。
因此施工中应以预防裂缝的发生为主。
掌握温度应力变化规律及混凝土裂缝的产生原因对于进行合理的结构设计和施工极为重要的, 在
今后的工程施工中我们应多进行这方面的探讨研究, 使混凝土结
构工程更趋于合理、安全。
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