midasGen-大体积混凝土水化热分析课案
midas civil水热化分析
课题背景及任务来源随着我国交通事业的迅速发展，大跨度桥梁大量出现，在桥梁中大体积混凝土承台、锚碇、塔等亦随之大量出现。
目前所生产的水泥放热速度较过去大为提高，这使得大体积混凝土的温度裂缝问题日益突出，已成为普遍性的问题。
大体积混凝土在固化过程中释放的水化热会产生较大的温度变化和约束作用，由此而产生的温差和温度应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素，从而影响结构的整体性、防水性和耐久性，成为结构的隐患。
因此大体积混凝土在施工中必须考虑裂缝控制。
大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，涉及到结构、建筑材料、施工、环境等多方面因素，工程建设领域目前对桥梁中所使用的大体积混凝土的研究还不够深入、全面，相关的规范条文还不够完善，对很多工程实践中的问题只能依靠经验处理，缺乏适当的理论依据，这会造成许多不必要的人力、物力、财力的浪费，大体积混凝土施工质量控制的结果也不很理想。
在总结大体积混凝土温度裂缝产生的原因的基础上，本文结合邕江四线特大桥，以及对承台试块的模拟试验，研究分析了大体积混凝土内部温度场和温度应力变化的规律和工程中采用的温控措施的实际效果。
本文在大体积混凝土工程中所采用的温度监测和裂缝控制措施，为今后同类工程施工提供了有用信息，也为今后开展深入的理论研究提供了试验和理论参考依据。
组成结构通过midas来模拟大体积混凝土在水化热情况下温度与应力应变的变化，并且通过不加冷水管和加冷水管的情况下进行对比分析，并得出相应的结果。
功能与技术能够直观的看到混凝土内部在水化热的情况下温度随时间的变化，并且通过精确的数值进行分析。
从而使我们对水化热有进一步的认识，进而通过温度变化趋势分析混凝土可能会产生的裂缝的位置，从而提前做好防护措施，尽可能是裂缝降到最小。
成果的主要特点通过对大体积混凝土水化热的分析，我们能更加深入的了解混凝土内部温度度的变化情况，从而对混凝土浇筑﹑养护﹑防护提前做出应对措施。
尤其是咋此过程中温度对其裂缝的影响。
midascivil水热化分析
课题背景及任务来源随着我国交通事业的迅速发展，大跨度桥梁大量出现，在桥梁中大体积混凝土承台、锚碇、塔等亦随之大量出现。
目前所生产的水泥放热速度较过去大为提高，这使得大体积混凝土的温度裂缝问题日益突出，已成为普遍性的问题。
大体积混凝土在固化过程中释放的水化热会产生较大的温度变化和约束作用，由此而产生的温差和温度应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素，从而影响结构的整体性、防水性和耐久性，成为结构的隐患。
因此大体积混凝土在施工中必须考虑裂缝控制。
大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，涉及到结构、建筑材料、施工、环境等多方面因素，工程建设领域目前对桥梁中所使用的大体积混凝土的研究还不够深入、全面，相关的规范条文还不够完善，对很多工程实践中的问题只能依靠经验处理，缺乏适当的理论依据，这会造成许多不必要的人力、物力、财力的浪费，大体积混凝土施工质量控制的结果也不很理想。
在总结大体积混凝土温度裂缝产生的原因的基础上，本文结合邕江四线特大桥，以及对承台试块的模拟试验，研究分析了大体积混凝土内部温度场和温度应力变化的规律和工程中采用的温控措施的实际效果。
本文在大体积混凝土工程中所采用的温度监测和裂缝控制措施，为今后同类工程施工提供了有用信息，也为今后开展深入的理论研究提供了试验和理论参考依据。
组成结构通过midas 来模拟大体积混凝土在水化热情况下温度与应力应变的变化，并且通过不加冷水管和加冷水管的情况下进行对比分析，并得出相应的结果。
功能与技术能够直观的看到混凝土内部在水化热的情况下温度随时间的变化，并且通过精确的数值进行分析。
从而使我们对水化热有进一步的认识，进而通过温度变化趋势分析混凝土可能会产生的裂缝的位置，从而提前做好防护措施，尽可能是裂缝降到最小。
成果的主要特点通过对大体积混凝土水化热的分析，我们能更加深入的了解混凝土内部温度度的变化情况，从而对混凝土浇筑、养护、防护提前做出应对措施。
尤其是咋此过程中温度对其裂缝的影响。
大体积混凝土水热化分析在施工中的运用
大体积混凝土水热化分析在施工中的运用3.珠海金港市政建设有限公司，广东珠海 519000）摘要：随部分城镇工业化的快速发展，工业液体废弃物处理越发重要。
工业污水通过池体底板裂缝逐渐腐蚀渗漏污染土体的质量事故时有发生，这跟底板混凝土浇筑质量和养护有着很重要的关系。
为更好的控制池体底板大体积混凝土浇筑和养护不当造成的开裂渗水问题，以珠海汇华工业污水处理二厂项目高密沉淀池及生化组合池池体底板浇筑养护为例，运用midas/gen混凝土水化热有限元分析功能，对该单体底板大体积混凝土进行水化热分析，以寻求最佳养护措施，降低底板渗漏质量事故发生风险。
关键词：水化热；土工布养护；大体积混凝土中图分类号：TU99文献标识码：B1 引言本文以珠海汇华工业污水处理二厂项目高密沉淀池及生化组合池池体底板浇筑养护为例。
该底板尺寸为118mx50mx1.5m，按后浇带划分为六个施工段，最大施工段尺寸为40mx24mx1.5m，均为桩筏板基础。
运用midas/gen对底板混凝土水化热分析和温度裂缝分析，采取控温保湿措施，对温差较大的构件边缘和表面采取覆盖保温土工布和保湿塑料膜的方式进行养护，并取得了预期的养护效果。
2 水化热分析2.1midas/gen建模计算以40mx24mx1.5m施工段底板作为分析对象，取按边等分四分之一建模进行水化热分析。
2.1.1 材料特性表表1 材料特性表2.1.2混凝土温度应力、收缩应力计算公式（1）水泥水化热总量=4/（7/290-3/257）=320.90kj/kg；胶凝材料总水化热Q=kQ0=320.9*0.95=304.86 kj/kg（2）混凝土绝热温升值T（t）—龄期为t时，混凝土的绝热温升（°C）W—每立方米混凝土的胶凝材料用量（kg/m³）C—混凝土比热容，可取（0.92~1.0）kj/（kg. °C）—混凝土质量密度，可取（2400~2500）kg/m³m—与水泥品种、浇筑温度等有关的系数，可取（0.3~0.5）d-1t—龄期（d）T（1）=（（455×304.86）/（1×2353））×（1-2.718-0.3×1）=15.28°CT（3）=（（455×304.86）/（1×2353））×（1-2.718-0.3×3）=34.98°CT（5）=（（370×304.86）/（1×2353））×（1-2.718-0.3×5）=45.79°CT（7）=（（370×304.86）/（1×2353））×（1-2.718-0.3×7）=51.73°CT（10）=（（370×304.86）/（1×2353））×（1-2.718-0.3×10）=56.01°CT（14）=（（370×304.86）/（1×2353））×（1-2.718-0.3×14）=58.07°C（3）混凝土收缩的相对变形值ϵy（1）=4.0×10-4×（1-2.718-0.01*1）×1×1.13×0.85×1×0.93×0.7×1×0.91×1×0.86×1=4.0×10-4×（1-2.718-0.01*3）×0.489=0.1946×10-5ϵy（3）=4.0×10-4×（1-2.718-0.01*3）×1×1.13×0.85×1×0.93×0.7×1×0.91×1×0.86×1=0.5784×10-5ϵy（5）=4.0×10-4×（1-2.718-0.01*5）×1×1.13×0.85×1×0.93×0.7×1×0.91×1×0.86×1=0.954×10-5ϵy（7）=4.0×10-4×（1-2.718-0.01*7）×1×1.13×0.85×1×0.93×0.7×1×0.91×1×0.86×1=1.322×10-5ϵy（10）=4.0×10-4×（1-2.718-0.01*10）×1×1.13×0.85×1×0.93×0.7×1×0.91×1×0.86×1=1.861×10-5ϵy（14）=4.0×10-4×（1-2.718-0.01*14）×1×1.13×0.85×1×0.93×0.7×1×0.91×1×0.86×1=2.555×10-5（4）混凝土收缩相对变形值的当量温度Ty（1）=0.1946×10-5/1.0×10-5=0.19°C Ty（3）=0.5784×10-5/1.0×10-5=0.58°C Ty（5）=0.5784×10-5/1.0×10-5=0.95°C Ty（7）=0.5784×10-5/1.0×10-5=1.32°C Ty（10）=0.5784×10-5/1.0×10-5=1.86°C Ty（14）=0.5784×10-5/1.0×10-5=2.56°C 2.1.3各阶段水化热分析图1 1d(24h)水化热梯度图图2 3d(72h)水化热梯度图图3 14d(336h)水化热梯度图2.2分析结论（1）应力分析图4 应力分析表最大应力为3000KN/㎡，小于计算的3天弹性模型0.7×104N/mm2。
midasGen-大体积混凝土水化热分析课案
例题3 大体积混凝土水化热分析1例题大体积混凝土水化热分析2 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.简介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.查看结果例题大体积混凝土水化热分析1.简介本例题介绍使用 midas Gen 的水化热功能来进行大体积混凝土水化热分析的方法。
例题模型为板式基础结构，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：地基：17.6 x 12.8 x 2.4 m板式基础：11.2 x 8.0 x 1.8 m水泥种类：低热硅酸盐水泥（Type IV）板式基础地基1/4模型图1 分析模型3例题大体积混凝土水化热分析4 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>设置>单位系：长度 m，力 kgf，热度 kcal图2 定义单位体系4.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加：定义新材料材料号：1 名称：基础规范：GB10(RC)混凝土：C30 材料类型：各向同性比热：0.25 热传导率：2.3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： 1.0197e8 泊松比：0.2 线膨胀系数：1e-5 容重：1835比热：0.2 热传导率：1.7注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
例题大体积混凝土水化热分析图3 定义材料3.定义材料时间依存特性1.主菜单选择特性>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注意：此处注意修改单位：力 kN，长度 m2.主菜单选择特性>时间依存性材料>材料连接：强度进展：强度发展选择指定的材料： 1.基础添加5例题大体积混凝土水化热分析6图4 定义材料时间依存特性图5 时间依存性材料连接注：材料的收缩徐变特性在水化热分析控制中定义。
基于MIDAS-CIVIL 的桥梁大体积混凝土水化热分析与施工控制
基于MIDAS/CIVIL 的桥梁大体积混凝土水化热分析与施工控制摘要：结合四川乐自高速岷江特大桥主桥承台设计与施工，利用三维有限元软件midas/civil对承台的大体积混凝土进行模拟仿真分析，掌握水化热变化规律及其应力影响，据此指导现场施工控制。
结果表明：仿真分析很好地反映了水化热变化规律及其应力影响，施工控制措施得当，没有出现温度裂缝，保证了混凝土施工质量。
关键词：承台；水化热；有限元midas/civil；温度应力；施工控制中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：1 概述大体积混凝土施工的关键在于混凝土水化热的控制，由于水化热的存在，大体积混凝土经常出现温度裂缝这样的质量缺陷，为了解决这些问题，可以对大体积混凝土施工期的水化热进行仿真分析，根据分析结果采取相应的方法对其进行控制。
本文依据具体工程实例——岷江特大桥主墩承台施工，利用有限元软midas/civil 建立实体模型，通过仿真分析，提出了解决施工过程中水化热的具体措施，保证了岷江特大桥主墩承台的顺利施工。
2 工程概况岷江特大桥是四川乐山至自贡高速公路全线的控制性工程，为预应力混凝土连续梁桥。
主桥设计跨径布置为 100.4 m + 3 × 180 m + 100.4 m，，是目前同类型桥梁中跨径排名前列的连续梁桥，该桥立面图如图1，该桥主墩承台结构尺寸为15 m × 12.7m × 5 m，混凝土用量约953m3，设计强度为c30，泵送c30混凝土一次浇筑施工，承台尺寸见图2。
利用midas／civil有限元计算分析软件对承台施工过程进行仿真分析，以掌握其温度及应力变化规律，并据此在施工中采取相应控制措施，有效地防止了温度裂缝的产生，保证了承台大体积混凝土的施工质量。
图1 岷江特大桥立面图立面平面图2主墩承台尺寸示意图(cm)3 有限元仿真分析3.1有限元模型建立采用大型有限元软件midas /civil模拟承台建立有限元模型，由于承台的对称性，取承台的1／4进行计算分析，模型主体由2部分结构组成，分别为地基和承台混凝土，模型单元采用8节点等参元即实体单元，在单元划分过程中尽量使相邻单元之间大小均匀变化，在测点处划分较细致，从而能够更好地分析其温度的变化情况，整个结构共计1056个单元，建立的模型如图3所示，计算主要参数见表1。
大体积混凝土水化热
材料名称
密度（kg/m3）
导热系数 [W/(m•k)]
矿棉，岩棉 沥青矿棉毡 泡沫塑料 膨胀珍珠岩
油毡 膨胀聚苯板
空气 泡沫混凝土
110-200 100-160 20-50 40-300
15-25
0.031-0.05 0.033-0.05 0.035-0.052 0.019-0.042
0.05 0.042 0.03 0.1
传热2
1 仅由容易透风的材料组成（如草袋、稻草板、锯末、砂子） 2.6
3
2 由易透风材料组成，但在混凝土面层上再铺一层不透风材料 2
2.3
3
在易透风保温材料上下铺一层不透风材料
1.6
1.9
4
在易透风保温材料上下铺一层不易透风材料
1.3
1.5
5 仅由不易透风材料组成（如油布、帆布、棉麻毡、胶合板） 1.3
研究对象：
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
应用有限元法计算温度应力是，应考虑荷载、温度变化、徐变和自身体积变化所引起的节点 荷载增量，主要的研究目的 有如下几点： 1.热传导分析
2 分析方法与参数定义
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2.参数定义
midas承台水化热分析报告
新佳田铁路立交特大桥主墩承台水化热分析报告1、工程概况某立交特大桥主墩承台有两种类型，尺寸长⨯宽⨯高分别为1220⨯1320⨯350（cm）（承台1）和1220⨯1670⨯350（cm）（承台2），混凝土采用C40。
混凝土厚度达3.5m，可能会因混凝土中的凝胶材料水化热引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生，属于规范规定的大体积混凝土。
2参数分析采用有限元软件Midas Civil对承台大体积混凝土进行水化热计算。
大体积混凝土浇筑后的温度变化与混凝土配合比、混凝土的入模温度、混凝土与外部的热交换、内部冷却水管的布置等多种因素有关。
此工程为对称的立方体结构，为节约计算时间、提高计算效率，承台按照1/2模型进行计算。
取两个承台中较大承台进行分析（承台2）。
为了准确模拟承台向地基热传导过程，模型包括承台部分以及包括地基部分，其中地基向承台外拓展3m的长度，厚3m，有限元模型如图2-1所示。
图2-1 1/2承台有限元模型（承台2）2.1 边界设置1、热分析边界（1）承台顶板和侧面施加相应的对流边界，对流系数大小和风速、保温层以及模板有关。
不同边界设置对应的对流系数如表2-1。
表2-1 不同情况对应对流系数表（2）大气温度没有实测数据，根据最近气温情况取固定值15℃。
地基土侧面、底面以及除了和承台接触部分的顶面施加固定温度，固定温度取与大气平均温度一致，为15℃。
2、力学边界地基土侧面、底面施加固定约束，结构对称面约束对应方向的法向自由度。
2.2计算参数混凝土的绝热升温K 可通过式（2.1）计算。
()0Q W kF K c ρ+=（2.1）式中：Q 0——水泥最终水化热，kJ/kg ，取377； W ——单位体积混凝土中水泥用量，kg/m 3； F ——单位体积混凝土中混合材料用量，kg/m 3；k ——混合材料水化热折减系数，粉煤灰取0.25，矿粉取0.463； c ——混凝土比热kJ/(kg ℃)，取0.96； ρ——混凝土密度，kg/m 3，取2500。
midascivil水热化分析
midascivil⽔热化分析课题背景及任务来源随着我国交通事业的迅速发展，⼤跨度桥梁⼤量出现，在桥梁中⼤体积混凝⼟承台、锚碇、塔等亦随之⼤量出现。
⽬前所⽣产的⽔泥放热速度较过去⼤为提⾼，这使得⼤体积混凝⼟的温度裂缝问题⽇益突出，已成为普遍性的问题。
⼤体积混凝⼟在固化过程中释放的⽔化热会产⽣较⼤的温度变化和约束作⽤，由此⽽产⽣的温差和温度应⼒是导致混凝⼟出现裂缝的主要因素，从⽽影响结构的整体性、防⽔性和耐久性，成为结构的隐患。
因此⼤体积混凝⼟在施⼯中必须考虑裂缝控制。
⼤体积混凝⼟温度裂缝问题⼗分复杂，涉及到结构、建筑材料、施⼯、环境等多⽅⾯因素，⼯程建设领域⽬前对桥梁中所使⽤的⼤体积混凝⼟的研究还不够深⼊、全⾯，相关的规范条⽂还不够完善，对很多⼯程实践中的问题只能依靠经验处理，缺乏适当的理论依据，这会造成许多不必要的⼈⼒、物⼒、财⼒的浪费，⼤体积混凝⼟施⼯质量控制的结果也不很理想。
在总结⼤体积混凝⼟温度裂缝产⽣的原因的基础上，本⽂结合邕江四线特⼤桥，以及对承台试块的模拟试验，研究分析了⼤体积混凝⼟内部温度场和温度应⼒变化的规律和⼯程中采⽤的温控措施的实际效果。
本⽂在⼤体积混凝⼟⼯程中所采⽤的温度监测和裂缝控制措施，为今后同类⼯程施⼯提供了有⽤信息，也为今后开展深⼊的理论研究提供了试验和理论参考依据。
组成结构通过midas来模拟⼤体积混凝⼟在⽔化热情况下温度与应⼒应变的变化，并且通过不加冷⽔管和加冷⽔管的情况下进⾏对⽐分析，并得出相应的结果。
功能与技术能够直观的看到混凝⼟内部在⽔化热的情况下温度随时间的变化，并且通过精确的数值进⾏分析。
从⽽使我们对⽔化热有进⼀步的认识，进⽽通过温度变化趋势分析混凝⼟可能会产⽣的裂缝的位置，从⽽提前做好防护措施，尽可能是裂缝降到最⼩。
成果的主要特点通过对⼤体积混凝⼟⽔化热的分析，我们能更加深⼊的了解混凝⼟内部温度度的变化情况，从⽽对混凝⼟浇筑﹑养护﹑防护提前做出应对措施。
大体积混凝土水化热分析课件
基本模型
板式基础 地基
1/4模型
定义材料时间依存特性
混凝土28天抗压强度：按相应 规范规定给出。 混凝土抗压强度系数（a，b）： 按相应规范取值。 注：混凝土收缩徐变特性在水 化热分析控制中定义。
输入水化热分析控制数据
最终施工阶段：决定哪个施工阶段 为最终施工阶段。 积分系数(时间离散系数)： = 0 ： 前向差分 = 1/2 ： Crank-Nicolson法 = 2/3 ： Galerkin法 = 1 ： 后向差分。 初始温度：输入热传导分析所需的 结构初始温度。 单元应力输出位置：选择单元应力 输出位置。 徐变和收缩：决定是否考虑徐变和 收缩。有一般方法和有效系数法两 种。
通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量，
midasgen培训资料大体积混凝土水化热分析分析目的热传导分析热应力分析利用管冷来减小温度应力操作步骤定义材料时间依存特性建立实体单元模型输入水化热分析控制数据输入环境温度对流系数及定义单元对流边界定义固定温度输入热源函数及分配热源输入管冷数据定义施工阶段板式基础地基14模型使用等效材龄和温度
MIDAS/Gen 培训资料
大体积混凝土水化热分析
分析目的
---热传导分析 ---热应力分析 ---利用管冷来减小温度应力
操作步骤
---定义材料时间依存特性 ---建立实体单元模型
---输入水化热分析控制数据
---输入环境温度、对流系数及定义单元对流边界 ---定义固定温度 ---输入热源函数及分配热源
---输入管冷数据
---定义施工阶段
定义施工阶段
MIDAS有限元程序培训-大体积混凝土水化热
根据以上原则，承台施工冷却水管布置如下图所示。
225
120
60
1360
450
225
120
150
450
1160
100
80
2200 2360
80
100 50
80
R50
50
22x100 2360
80
图4-1 承台冷却水管布置立面图（单位：cm）
图4-2
承冷却水管布置平面图（单位：cm）
五、结构建模
分段浇筑的混凝土水化热施工阶段分析的建模和分析过程如下。
表6-2 第一层混凝土温度应力场分析表（MPa）
项目 龄期 1d 1.72 0.47 3.66＞1.15 不出现有害温度裂 缝 3d 2.2 0.96 2.29＞1.15 不出现有害温度裂 缝 7d 2.7 1.05 2.57＞1.15 不出现有害温度裂 缝 28d 2.95 0.73 4.04＞1.15 不出现有害温度裂 缝
三、材料热特性值计算
（5）边界对流系数 承台浇筑时，一般侧面采用钢模板、顶面暴露于空气中，根据《大体积混凝土温度应力与温度控制》 12.2，对流系数计算公式：
1 h
s
式中：
1
0
h ——保温层厚度； s ——保温材料的导热系数；
0 ——保温板的外表面与空气之间的放热系数；
混凝土顶面裸露表面的放热系数为82.2KJ/（m2· h· ℃） 混凝土侧面采用钢模板进行施工，厚6mm，导热系数为163.29 kJ/(m2﹒h﹒℃)，钢板（光滑表面）在空气中的放热系数为76.7kJ/(m2﹒h﹒℃)，
MIDAS有限元程序培训（七） ——大体积混凝土水化热分析
让世界更畅通
河北高速公路桥梁承台大体积混凝土水化热分析midas建模
温 度 等 值 线 图 （ 第 小 时 ）
50
温 度 等 值 线 数 值 图 （ 第 小 时 ）
50
节 点 温 度 时 程 图
应 力 和 容 许 张 拉 应 力 图
分析结果
• 温度分布不均匀而发生的内部约束是模型产生温度应力的原因， 由节点温度的时程图可知，最大温差出现在第50个小时-120小时 为22℃，符合规范要求的最大温差不大于25℃
• 由节点的应力和容许张拉应力图可以看出，温度应力均在容许应 力范围内
三、裂缝的的成因及防止裂缝的措施
• 在大体积混凝土中，由于水化反应导致混凝土体积的膨胀或收缩， 收缩受到内部或者外部的约束时进而产生温度应力，这种大体积 混凝土水化热而产生结构的温度变化和因此而产生的温度应力是 结构物产生裂缝的主要原因。可以引起混凝土表面和内部温差不 同而产生表面裂缝以及混凝土温度的先升后降带来的收缩受到外 界约束时的贯穿裂缝。
• 为避免环境等不确定因素造成的温度影响，采用添加粉煤灰的 C30配合比，进一步减小水化热，避免温度应力造成的裂缝。
四、粉煤灰在大体积混凝土中的应用
• 试验结果表明，在混凝土中掺入一定量的粉煤灰，混凝土的早期 强度较低，但后期强度较高。
• 在混凝土中掺入粉煤灰，不仅可以节约水泥用量，还可以降低混 凝土的水化热、提高混凝土的性能。能减少水用量，使混凝土的 水灰比降到更小水平，减小泌水和离析现象；具有良好的保水性， 有利于泵送施工。
midasfea-水化热参数化分析
midasfea-水化热参数化分析一．概要1.水化热分析浇筑混凝土时，水泥在水化过程中产生大量热量会使混凝土的温度升高。
虽然随时间的推移混凝土的温度会慢慢冷却，但结构各个位置的温度下降速度不均匀，结构不同位置将发生相对温差，此温差会使混凝土发生温度应力。
温度裂缝发生类型混凝土浇筑初期，因内部温度升高将发生膨胀，但混凝土表面的温度下降较快，相对应变较小，从而使混凝土表面产生拉应力。
混凝土内部不同的温度分布引起的不同的体积变化而导致的应力称为内部约束应力。
此类拉应力裂缝主要发生在构件尺寸比较大的结构。
|内部约束产生的裂缝（放热时）||外部约束产生的裂缝（冷却时）|混凝土在高温状态下温度下降会发生收缩，但受到与其接触的已浇筑混凝土或者地基等的约束而产生的拉力，像这样变形受外部边界约束的状态称为外部约束。
此类应力主要发生在像墙这样约束度比较大的结构中。
利用温度裂缝指数预测温度裂缝韩国混凝土规范中使用温度裂缝指数（抗拉强度与发生的温度应力之比）i值预测是否发生裂缝。
一般采用下面的值。
因此通过查看温度分布可以看出输入数据是否有误，如果温度分布没有问题可说明输出的应力结果也是正确的。
水化热分析必须进行反复计算大体积混凝土的温度裂缝可以利用温输入混凝土的散热特性及浇筑条件等度裂缝指数(CrackRatio,Icr)来验算。
温度裂缝指数要满足结构的重要混凝土的温度性、功能、环境条件等因素的要求。
温度裂缝指数受水泥的类型、浇筑温度、养生方法等多因素的影响，所以应力需要对多种条件进行反复分析以找出最佳的浇筑方法。
No裂缝指数Ye参数化分析功能END为比较多种条件的分析结果需要建立多个模型进行分析，分析结束后需要整理大量的分析结果、还要进行结果保存、对比等工作。
通过FEA的水化热参数化分析功能，可以实现一个模型多种条件分析。
可以大大减少单纯繁琐的反复分析过程，从而提高工作效率。
参数化分析的使用方法首先建立一个基本模型，在基本模型里使用替换变量的方式定义分析工况。
大体积混凝土水化热方案计算讲解
目录大体积混凝土水化热温度计算 (1)1工程概况 (1)2承台大体积混凝土的温控计算 (1)2.1相关资料 (1)2.2、承台混凝土的绝热温升计算 (1)2.3混凝土最高水化热温度及3d、7d的水化热绝热温度 (2)2.4承台混凝土各龄期收缩变形值计算 (2)2.5承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差 (4)2.6承台混凝土各龄期内外温差计算 (4)3冷却管的布置及混凝土的降温计算 (5)3.1承台混凝土设置冷却管参数 (5)3.2冷却管的降温计算 (5)4结论及建议 (6)4.1结论 (6)4.2建议 (6)1工程概况X>#大桥，其主桥主墩承台最大尺寸长、宽、高分别为42.5米、15米、5米，混凝土标号为C30,施工时最低气温为5C。
2承台大体积混凝土的温控计算2.1相关资料1、配合比及材料承台混凝土：C: W S: G=1: 0.533 : 2.513 : 3.62 : 0.011材料：每立方混凝土含海螺P.O3脉泥300Kg赣江中砂754 Kg、湖北阳新5~25mft 续级配碎石1086 Kg、深圳五山WS-P值效减水剂3.4Kg、拌合水160 Kg。
2、气象资料桥址区位丁业热带大陆季风性气候地区，具有四季分明，无霜区长，日照充足，水源充足，湿光同季，雨热同季的气候特征。
年平均气温17.6 C,极端最高气温为40.1 C, 极端最低气温为-9.7 C。
3、混凝土拌和方式采用自动配料机送料，拌和站集中拌和，混凝土泵输送混凝土至模内。
4、《大体积混凝土施工规范》(GB 50496-2009)5、《混凝土结构设计规范》(GB50010-20102.2、承台混凝土的绝热温升计算H.L4混凝土的绝热温升值可按F式计算：T(E)=匹(1 一D (B. L4)CP 式中丁(D——龄期为t时，混凝土的绝热温升(THW——每立方米混凝土的胶敏材料用星(kg/m3); C——混凝土比热容，可取(0. 92-1.0)kJ/(kg - p混凝土的质址密度.可取<2400~2500)kg/m' 4m——与水泥品神、浇筑温度等有关的系效，可取(G, 3c—一龄期(d).《大体积混凝土施工规范》(GB 50496-2009) P234.L8当温度在。
基于Midas／Civil的大体积混凝土施工期水化热仿真分析
基于Midas／Civil的大体积混凝土施工期水化热仿真分析摘要：大体积混泥土水化热问题是桥梁界普遍关心的问题，由于混凝土的水化热作用，大体积混凝土在浇筑过程中将产生大量的水化热。
本文通过有限元midas/civil软件对福建省福州市琅岐闽江大桥3#主墩承台大体积混凝土结构水化热进行分析，有效模拟施工期现场承台水化热是该承台施工的关键。
关键词：大体积混泥土；水化热；有限元midas/civil1 、工程概况福建省福州市琅岐闽江大桥主线全长 6.789km。
该桥主桥为跨径布置60m+90m+150m+680m+150m+ 90m+60m =1280m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥，采用半漂浮结构体系。
其中主桥3#主塔墩承台为矩形承台，顺桥向宽30m，横桥向宽48m，厚6m，矩形承台4个角设置3*3m的倒角；设计方量为8593.6m3，分两层浇筑(2m+4m)，单次浇筑最小方量为2864.5m3，混凝土标号为C35髙性能海工混凝土；承台下设32根直径为2.8米的端承桩，2、承台的有限元模型分析2.1 材料特性值材料特性值表2.1-12.2 承台有限元模型建立根据对称性，取1/4结构建模进行分析，为了使模型计算结果更能贴近现实的施工，模型中还包含了3米厚的地基、0.5米厚的混凝土垫层和6层冷却水管。
2.3计算结果2.3.1 温度场分析结果承台混凝土第一层和第二层浇筑时间分别为12月上旬和下旬，气温约为10 ~ 20℃，浇筑温度按不超过25℃控制。
在以上设定条件下，承台第一层内部最高温度计算值为47.9℃，第二层内部最高温度计算值为53.4℃，温峰出现时间约为浇筑后第2~3天。
2.3.2 应力场分析结果本结果只从两层浇筑的中心点和表面点进行查看，承台第一层浇筑中心点和表面点温度应力，承台结构中心点和表面点拉应力始终小于容许拉应力，因此承台结构不会产生温度裂缝。
3、施工期混凝土温控分析施工期混凝土温度实际施工与理论计算对比表3.1经过分析：第一层混凝土内部实际最高温度与理论计算几乎一致；第二层混凝土内部实际最高温度与理论计算有1.4℃差别，主要在于现场的冷却水管有局部堵塞导致水管流量减小使施工现场混凝土的最高温度稍偏高于理论计算的最高温度。
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例题大体积混凝土水化热分析2 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.简介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.查看结果例题大体积混凝土水化热分析1.简介本例题介绍使用 midas Gen 的水化热功能来进行大体积混凝土水化热分析的方法。
例题模型为板式基础结构，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：地基：17.6 x 12.8 x 2.4 m板式基础：11.2 x 8.0 x 1.8 m水泥种类：低热硅酸盐水泥（Type IV）板式基础地基1/4模型图1 分析模型3例题大体积混凝土水化热分析4 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>设置>单位系：长度 m，力 kgf，热度 kcal图2 定义单位体系4.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加：定义新材料材料号：1 名称：基础规范：GB10(RC)混凝土：C30 材料类型：各向同性比热：0.25 热传导率：2.3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：1.0197e8 泊松比：0.2 线膨胀系数：1e-5 容重：1835比热：0.2 热传导率：1.7注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
例题 大体积混凝土水化热分析5图3 定义材料3.定义材料时间依存特性1. 主菜单选择 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/m 2混凝土抗压强度系数a 4.5 b 0.95 注意：此处注意修改单位：力 kN ，长度 m 2. 主菜单选择 特性>时间依存性材料>材料连接：强度进展：强度发展 选择指定的材料：1.基础 添加例题大体积混凝土水化热分析6图4 定义材料时间依存特性图5 时间依存性材料连接注：材料的收缩徐变特性在水化热分析控制中定义。
例题 大体积混凝土水化热分析74.建立实体模型1. 主菜单选择 节点/单元>节点>建立节点：坐标1（0,0,0） 2（8.8,0,0） 3（8.8,6.4,0） 4（0,6.4,0）2. 主菜单选择 节点/单元>单元>建立单元：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 节点/单元>单元>扩展：选择板单元 扩展类型：平面单元->实体单元 原目标：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 dx,dy,dz ：0,0,4.2 复制次数：1图6 生成节点和临时板单元注：此处无需定义真实板厚，只是用于扩展成实体单元。
例题大体积混凝土水化热分析8图7 生成实体模型单元细分及部分单元删除：1.主菜单选择节点/单元>单元>分割：选择实体单元，可用全选菜单单元类型：实体单元等间距x：11；y：8；z：72.主菜单选择节点/单元>单元>删除：选择前视图中单元类型：选择包括自由节点选择右视图中单元类型：选择包括自由节点例题 大体积混凝土水化热分析9例题大体积混凝土水化热分析10图8 单元细分及部分单元删除单元进一步细分：主菜单选择节点/单元>单元>分割：选择前视图中实体单元单元类型：实体单元等间距x：2；y：1；z：1选择前视图中实体单元单元类型：实体单元等间距x：1；y：2；z：1 选择右视图中实体单元例题 大体积混凝土水化热分析11图9 单元进一步细分单元类型：实体单元 等间距 x ：1；y ：1；z ：2 选择右视图中实体单元例题大体积混凝土水化热分析12图10 生成最终实体模型修改地基材料：主菜单选择节点/单元>单元>修改参数参数类型：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。
例题 大体积混凝土水化热分析13图11 修改地基材料特性5.组的定义主菜单选择 结构>组>结构： 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例题大体积混凝土水化热分析14图12 定义结构组及分配单元主菜单选择结构>组>边界/荷载/钢束>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：对流边界添加图13 定义边界组例题 大体积混凝土水化热分析15 6.定义边界条件模型切换到正视图主菜单选择 边界>边界>一般支承：边界组名称：约束条件 添加 D-all图14 定义约束条件主菜单选择 边界>边界>一般支承： 切换到正视图，选择右侧单元边界组名称：对称条件 添加 Dx 切换到右视图边界组名称：对称条件 添加 Dy注：实体单元每个节点只有三个平动自由度。
例题大体积混凝土水化热分析16图15 定义对称条件注：这里取1/4模型需输入对称边界条件。
例题 大体积混凝土水化热分析17 7.定义施工阶段主菜单选择 荷载>水化热>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16 定义施工阶段例题大体积混凝土水化热分析18 8.输入水化热分析控制数据主菜单选择分析>分析控制>水化热：最终施工阶段：最后施工阶段积分系数：0.5 初始温度：20o c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17 输入水化热分析控制数据例题 大体积混凝土水化热分析19 9.输入环境温度主菜单选择 荷载>水化热>水化热分析数据>对流边界>环境温度函数： 函数名称：环境温度 函数类型：常量 温度：20oc图18 输入环境温度函数10.输入对流函数主菜单选择 荷载>水化热>水化热分析数据>对流边界>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/m 2*hr*[C]图19 输入对流系数函数例题大体积混凝土水化热分析20 11.定义单元对流边界主菜单选择荷载>水化热>水化热分析数据>对流边界>单元对流边界：切换到正视图注意：此处选择的节点是与空气接触的混凝土外表面的节点边界组名称：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20 定义单元对流边界12.定义固定温度主菜单选择荷载>水化热>水化热分析数据>固定温度：边界组名称：固定温度条件温度：20o c例题 大体积混凝土水化热分析21图21 定义固定温度13.输入热源函数及分配热源1.主菜单选择 荷载>水化热>水化热分析数据>分配热源>热源函数： 函数名称：热源函数函数类型：设计标准 最大绝热温升：41 导温系数：0.759 2.主菜单选择 荷载>水化热>水化热分析数据>分配热源>分配热源： 热源：热源函数例题大体积混凝土水化热分析22图22 定义热源函数图23 分配热源例题 大体积混凝土水化热分析2314.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>水化热分析数据>管冷：名称：管冷 比热：1 kcal*g/KN*[C] 容重：1000 KN/m 3流入温度：15[C] 流量：1.2 m 3/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/m 2*hr*[C] 选择：管冷路径（如图25）图24 激活管冷节点图25 定义管冷例题大体积混凝土水化热分析24 15.运行分析主菜单选择分析>运行>运行分析16.查看结果主菜单选择结果>结果>水化热分析结果>温度图26 温度分布主菜单选择结果>表格>结果表格>水化热分析>管冷节点温度例题 大体积混凝土水化热分析25图27 管冷冷却水的温度变化表格主菜单选择 结果>结果>水化热分析结果>应力图28 应力分布例题大体积混凝土水化热分析26 主菜单选择结果>结果>水化热分析结果>图表图29 混凝土内部时程应力图表。