岩基上船闸结构施工期温度场计算及反演分析

摘要

随着经济的发展,大体积混凝土结构在现代工程中的应用越来越广泛,而大体积混凝土的温度应力问题却引起人们越来越高的重视。由于受多个因素影响,目前,大体积混凝土的仿真分析存在许多困难。本文针对目前大体积混凝土结构仿真计算中存在的问题,通过现场原型试验,从数值模拟的精度及计算参数真实性确定等几个方面丌展以下工作:
　　 1.在气温以及混凝土自身材料特性等各方面因素作用下,混凝土结构内部在各个方向都存在热量传递,从而导致温度变化相当复杂,因此,单纯的一维、二维传热模型在精度上并不能满足计算的要求。本论文以长沙综合枢纽下闸首的大体积混凝土为典型,通过有限元计算,分析其温度场以及温度应力。
　　 2.就岩基上大体积混凝土为典型,即长沙综合枢纽下闸首底板20m×17.5m×7.5m的大体积混凝土进行施工期的现场原型观测,对其温度场进行分析,得到:船闸大体积混凝土在浇筑后,受水泥水化热的影响温度迅速上升,处在结构表部的混凝土温度在1～3天左右达到极大值,相应结构内部的混凝土温度3～8天左右达到极大值,结构内部混凝土温度极大值一般大于表部混凝土温度极大值;底板混凝土温度极大值的大小和浇筑层的厚度有关,厚度越大混凝土内部温度的极大值越大。
　　 3.本文提出利用工程下闸首在施工期所测得的实测值,联合MATLAB和ANSYS,采用遗传算法,反分析推算出混凝土的热力学性能,运用遗传算法求非线性反演问题的最优解。通过反演参数计算所得的温度场与现场实测数据吻合较好,能更好地模拟大体积混凝土的温度场计算,更准确地指导工程实际。