大体积混凝土预埋冷却水管的效果研究

摘要

混凝土中的水泥在水化硬结过程中会释放水化热，而大体积混凝土由于体积庞大，在浇筑后的几天内，内部温度上升很快，产生较大的温度变化，可能会使混凝土产生表面裂缝或深层贯穿裂缝，这对于结构作用和建筑物防渗都是不利的。而且混凝土是一种导热性能极为不良的材料，如果任其自然散发，有时需要上十年甚至上百年的时间，内部的温度才会达到稳定温度。从工程及时受益的要求来看，需要采取人工冷却措施来控制混凝土的温升和降低混凝土的温度。
　　大体积混凝土人工冷却方法有很多种，在工程实践中采用最多的是埋设冷却水管。用ANSYS有限元分析软件模拟施工期冷却水管作用的大体积混凝土温度场，就显得至关重要。
　　本文介绍了大体积混凝土温控和防裂的研究现状，冷却水管冷却效果的研究现状。介绍了大体积混凝土温度场计算的有限元方法，及考虑冷却水管作用的温度场计算的有限元方法。提出了用ANSYS有限元软件模拟冷却水管温度场的计算方法，并对模拟过程中的关键问题进行了分析。
　　本文用ANSYS有限元软件模拟了目前国内跨度最大的钢桁加劲梁悬索桥——坝陵河大桥东锚碇的施工期温度场。对其通水冷却以及没有通水冷却的施工期温度场进行仿真分析，并且针对冷却水管的不同通水水温（6℃、8℃）、不同通水时间（10天、15天）、不同水管布置间距（水平间距1.5m、3m）等参数设置不同的方案进行比较。对计算结果温度场数据进行对比分析，比较了各种方案下的冷却效果的不同，探讨了通水温度、通水时间、水管间距等因素对冷却效果的影响，对实际工程有一定指导意义。

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第一章 绪论

1.1 国内外研究现状

1.2 本文研究的主要内容

1.3 研究方案及技术路线

第二章 温度场的有限元基本理论

2.1 大体积混凝土温度场的基本规律

2.2 热传导方程

2.3 初始条件及边界条件

2.4 瞬态温度场有限元计算原理

第三章 大体积混凝土水管冷却计算的有限元理论基础

3.1 考虑水管冷却效果的等效热传导方程[6]

3.2 水管冷却温度场的有限元子结构算法[49]

3.3 ANSYS 有限元软件在冷却水管仿真计算中的应用

第四章 工程实例计算

4.1 工程基本概况

4.2 基本计算资料

4.3 有限元模型建立及施工过程模拟

4.4 温度场计算结果

4.5 温度场计算结果分析

4.6 影响锚块冷却效果的因素分析

第五章 大体积混凝土的温度控制与裂缝防止措施

5.1 温度控制原理[59]

5.2 温度控制标准

5.3 温度控制与裂缝防止措施

第六章 结语与展望

6.1 结语

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录

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