水下灌注混凝土流动规律计算机模拟研究

摘要

水下灌注混凝土在建筑、桥梁及水利水电等多钟工程中应用广泛,但由于影响灌筑混凝土质量的因素很多,灌注参数缺乏科学的确定方法,在混凝土灌注过程中常出现诸多问题而影响混凝土的灌筑质量.该文依据流体力学理论对水下混凝土流动的力学模型进行了探讨,并对水下混凝土的流动进行了数值模拟,为更简明阐释水下混凝土的流动规律和科学确定灌注参数进行了理论探讨.该文探讨了新拌混凝土的流变特性,应用流体力学的渗流理论和粘性流体力学理论建立了两个水下混凝土流动力学模型.前一模型依据混凝土的特性探讨确定了渗流连续方程参数,以钻孔灌注桩为例给定定解条件,建立数学模型.利用matlab软件进行了数值模拟,得出水下混凝土流动的压力场和速度场,并与实验结果进行了比较.后一模型将混凝土视为宾汉姆(Bing.ham)流体,依据粘性非牛顿流体运动的基本方程和宾汉姆流体的本构方程建立了水下混凝土流动力学模型.水下混凝土流动模型的建立,为可视化计计算混凝土的灌注参数,动态展示水下混凝土流动,可视化模拟水下灌注混凝土全过程提供了重要的理论基础.

目录

文摘

英文文摘

1.绪论

1.1水下灌注混凝土的应用现状及存在的问题

1.2水下灌注混凝土国内外研究现状

1.3本论文研究的目的及意义

1.4本论文研究的必要性和可行性

1.4.1计算机模拟的必要性

1.4.2计算机模拟的可行性

1.5本论文研究的内容及实现方法

本章小结

2.新拌混凝土的流变特性及力学特征

2.1新拌混凝土的流动特性

2.1.1混凝土的稠度

2.1.2混凝土的工作性

2.2新拌混凝土的流变力学特征

2.3混凝土的强度特征

2.4水下灌注混凝土的质量变异分析

本章小结

3.流体力学基本理论应用探讨

3.1流体的性质

3.2流体运动基本方程

3.2.1普遍的守恒方程

3.2.2质量守恒方程

3.2.3运动方程

3.2.4能量守恒方程

3.3二维不可压缩流体渗流基本方程

3.4粘性流体流动的运动方程和控制方程

本章小结

4.水下混凝土流动数学模型探讨

4.1水下混凝土流动状态分析和流体模型界定

4.1.1水下灌注混凝土流动阻力分析

4.1.2水下混凝土流体模型界定

4.2应用渗流理论混凝土流动基本方程确定

4.2.1水下混凝土流动基本方程确定

4.2.2边界条件与初始条件的确定

4.3渗流理论建立水下混凝土流动数学模型

4.4应用粘性力学理论建立水下混凝土流动力学模型

4.4.1水下混凝土流动稳定性分析

4.4.2宾汉姆流体本构方程

4.4.2新拌混凝土的流变学参数

4.4.3水下混凝土流动二维的基本方程

4.4.4水下混凝土流动数学模型及其解法探讨

本章小结

5水下灌注混凝土计算机模拟技术研究

5.1计算机模拟仿真技术的研究现状及发展

5.2计算机模拟仿真技术在土木工程中的应用

5.3土木工程计算机模拟仿真实现

5.4水下混凝土流动数值模拟

5.5水下混凝土流动计算机模拟实验验证

本章小结

6结论与展望

主要参考文献

致谢

附录