骨料线膨胀对碾压混凝土温度应力的敏感性分析

摘要

在大体积混凝土工程中,温度应力对建筑物的安全和使用等功能具有重要的影响。大体积混凝土的温度应力问题与温度控制要求在碾压混凝土坝中同样存在。随着碾压混凝土建坝技术的迅猛的发展,对温度应力要求也越来越高。对于筑坝材料,尤其是骨料,一般都是采取就近原则,但是如果本地的岩石线膨胀系数较大,那么所配制的混凝土在温升相同的情况下,温度应力就必然较大,因此,对于大体积混凝土而言,如何合理的选择骨料,所选择的骨料是否满足温控要求,对此应该有一个清楚的认识。论文根据热传导理论、三维有限元理论,推导了三维温度场有限元计算公式；根据热应力基本理论,三维有限元理论和混凝土徐变理论,推导了三维温度徐变应力场的有限元计算公式。在研究方法上采用国际大型通用有限元软件ANSYS建模来实现混凝土骨料线膨胀对碾压混凝土温度应力的仿真计算。论文通过某典型算例对碾压混凝土坝温度应力场进行了仿真计算分析。分析了坝体所用混凝土骨料线膨胀系数不同时对坝踵、上游面、坝体中心部位、坝趾、下游面的温度应力的影响情况。总结出规律,得出一些具有应用价值的结论,为实践工程中对混凝土不同线膨胀系数骨料的选取和进一步的理论研究提供了一定的理论依据。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 碾压混凝土坝及其温度控制的研究进展

1.1.1 碾压混凝土重力坝的发展概况

1.1.2 碾压混凝土坝温度控制研究

1.1.3 碾压混凝土坝的防裂措施

1.2 碾压混凝土坝温度控制的研究方法

1.2.1 碾压混凝土坝温度场的研究方法

1.2.2 碾压混凝土坝温度应力场的研究方法

1.3 温度控制的的研究现状及发展趋势

1.4 本文的研究目的及研究内容

1.4.1 本文研究目的

1.4.2 本文主要研究内容

2 温度控制计算原理

2.1 热传导基本理论

2.1.1 热传导方程

2.1.2 导热问题的定解条件

2.1.3 混凝土主要温度特性参数说明

2.2 三维有限元基本理论

2.3 稳定温度场有限元计算公式

2.4 非稳定温度场有限元计算公式

2.5 温度应力有限元计算公式

2.5.1 由变温引起的等效结点荷载计算

2.5.2 弹性体变温应力的有限元计算

2.6 混凝土徐变应力分析

2.6.1 混凝土的变形

2.6.2 混凝土的徐变变形

2.6.3 混凝土温度徐变应力分析的有限单元法

3 ANSYS在混凝土温控计算中的应用

3.1 ANSYS软件简介

3.1.1 ANSYS的基本分析过程

3.1.2 ANSYS的二次开发技术

3.1.3 ANSYS在水利工程中的应用

3.2 混凝土温度场的计算

3.2.1 ANSYS热分析模块计算原理与工程参数的统

3.2.2 混凝土温度场计算算例

4 混凝土线膨胀系数

4.1 概述

4.2 混凝土线膨胀系数

4.3 常用骨料性质分析

5 工程算例分析

5.1 工程概况与基本资料

5.1.1 工程概况

5.1.2 工程基本资料

5.2 仿真计算研究目的

5.3 计算方案及计算模型

5.3.1 计算原理

5.3.2 计算模型

5.3.3 计算方案

5.4 计算成果分析

5.4.1 稳定温度场成果分析

5.4.2 温度场仿真计算成果分析

5.4.3 温度应力场仿真计算成果分析

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录