某黄河大桥承台大体积混凝土的水化热分析

为解决大体积混凝土的水化热问题,结合某黄河大桥工程,在其44号承台内部预埋设冷却管并利用有限元软件midas Civil进行水化热数值分析。结果表明:模型内各层各测点温度的变化趋势曲线基本符合混凝土水化热温度变化规律。对有无冷却管模型的温度场结果进行对比分析发现最大内外温差在水管冷却作用下下降了17.18℃,冷却效果显著;同时混凝土各龄期的温度应力值均小于其对应的容许抗拉强度,有效抑制了温度裂缝的产生,提升了大体积混凝土的抗裂性能。预埋冷却管能有效降低大体积混凝土在浇筑过程及浇筑完成后所产生的水化热。

无管冷系统厚壁衬砌的水化热影响

明挖隧道厚壁衬砌大体积混凝土厚度在1.0~1.5 m之间,厚度不同于大跨径桥梁的承台和锚碇,通过研究厚壁衬砌水化热温度场规律,避免其结构产生裂缝。以某1.2 m厚现浇连拱明挖隧道衬砌大体积混凝土为研究对象,通过现场实测温控数据了解其温度场规律,并采用有限元软件Midas Fea进行温度场模拟,结果吻合良好。利用验证后的有限元模型开展应力分析,提出厚壁衬砌无管冷系统温控施工法,通过控制变量进行数值模拟验证其可靠性。结果表明:厚壁衬砌的水化热温度场温度上升快下降慢,结构整体降温速率平均为5.0℃/d,高于2.0℃/d,但不会引起结构裂缝;该施工法能够适用于1.2 m及以下厚度的隧道衬砌施工,对于同等类型的明挖隧道施工具有指导意义。

临淮关淮河大桥承台大体积混凝土温度控制与数值分析

裂缝控制是桥梁承台施工中的关键技术,其质量直接关系到整个桥梁的安全运行。然而,在承台浇筑过程中,由于混凝土体积大、温度变化大等因素,容易导致混凝土承台产生温度裂缝,影响承台的使用寿命和安全性。本文以临淮关淮河大桥施工项目为背景,通过MIDAS/FEA建立大体积混凝土承台有限元模型进行混凝土温度场的模拟分析,将仿真计算结果与实测温度进行对比验证模型的合理性,通过布置冷却水管、蓄热法养护等措施可明显降低外部环境温度的直接影响,将大体积混凝土承台浇筑阶段最大温度差控制在合理范围,减少混凝土承台温度裂缝的产生。

隧道侧墙大体积混凝土水化热及温控措施研究

对隧道侧墙进行现场温度监测,采用有限元软件ANSYS研究实际浇筑后温度场的时变规律,有限元模型与实测值吻合较好,验证了模型的准确性。为分析冷却水管在大体积混凝土中的作用,建立带管冷的模型进行有限元仿真分析,并对有无冷却水管的墙体温度场、应力场进行对比分析。结果表明:侧墙浇筑后温度变化趋势为先上升后下降,在第2~3天达到峰值,最高温度出现在结构中心点处,利用ANSYS软件进行数值仿真与工程实测吻合效果较好;未布置冷却水管时里表温差导致的最大温度应力大于抗拉强度,引起表面开裂,布设冷却水管显著降低水化热,与覆盖保温棉毡组成“内降外保”的温控措施能释放温度应力,抑制表面裂缝产生。

大型泵站混凝土施工期削峰强度与水化热抑制剂、冷却水管参数的关系探究

大型竖井贯流式泵站的结构比较复杂,各浇筑块的结构和尺寸不尽相同,温控指标也不同,特别是夏季施工时,温控防裂难度大。对于不同结构部位,应采用精细化的削峰强度指标。利用等效冷却算法分别模拟不同水化热抑制剂掺量和不使用水化热抑制剂情况下,长方体浇筑块在不同水管间距、通水水温、通水流量下的温度峰值削峰强度,提出了一系列定量公式。可根据水化热抑制剂的掺量和削峰强度指标,通过所提公式计算相应通水水温的冷却水管布置密度和通水流量。研究结果可为类似泵站在高温季节施工的定量温控措施制定提供参考。

公铁合建桥梁门式墩节点大体积混凝土施工温控研究

公铁合建桥常设置于城市空间受限区,其下部结构施工步骤常随施工条件调整,后浇段水化热影响连接节点使用性能,而普通外部温控措施又受场地局限,因此考虑采用内部温控方式,现有研究中将冷却水管应用于此类结构温控的研究较少。为此,本文以公铁合建桥梁门式墩混凝土施工为工程背景,建立三维实体有限元模型进行数值模拟计算,分别对有无冷却水管工况下结构温度的分布、高温区温度变化规律进行了分析。结果表明:水化热作用下门式墩节点处温度分布较不均匀,在转角与连接处存在明显高温区域;冷却水管可以有效降低混凝土结构的温度,提高结构的降温速率;冷却水管会在一定程度上增加混凝土构件的最大温差,应合理布置冷却水管的位置。

大体积承台混凝土水化热仿真及温控分析

以重庆某高速公路建项目某特大桥主墩承台大体积混凝土为研究对象,采用Midas FEA有限元软件对承台浇筑后336 h内的温度场进行了数值模拟和分析,并着重分析了入口温度为10℃、15℃、20℃时温度场随时间变化曲线。通过有限元结果熟悉承台水化热规律,确定温控方案并进行合理的管冷设计,以此来指导施工。研究结果表明:冷凝管入口温度为10℃时更有利于温度及裂缝的控制。

大体积混凝土施工期冷却水管埋设形式的优化

采用冷却水管通水冷却是大体积混凝土坝施工期主要温控措施,而冷却水管埋设布置形式对混凝土内部温度和应力的影响较为显著.利用有限元热流耦合精细算法,考虑了冷却水管中水流与混凝土之间的相互对流热交换机制,真实反映冷却水管附近温度梯度,对冷却水管在仓面上采用不同的布置方式时混凝土内部的温度和应力分布进行详细计算分析.结果表明:相比传统的水管埋设布置方式,采用冷却水管双循环的布置方式更能充分发挥水管冷却作用,且能有效改善混凝土内部的温度和应力分布,降低混凝土内部的温度梯度,对大体积混凝土温控防裂有较为积极的意义.

大体积混凝土桥墩水化热温度场的数值分析

考虑冷却水管的作用,采用有限元法建立大体积混凝土桥墩水化热温度场的精确计算模型,应用分析软件AN SY S对高墩刚构桥的墩身混凝土水化热温度场进行数值分析,通过现场温度实测结果与计算值的比较,表明本文的分析方法精度较高.

溪洛渡水电站导流洞边墙衬砌混凝土通水冷却温控研究

为探明导流洞边墙衬砌混凝土出现裂缝的原因,研究进一步采取综合温控措施防裂的有效性和合理性,采用三维有限元法模拟施工过程与温控措施进行仿真计算,用等效热传导方程,将水管冷却的降温作用视为混凝土的吸热,按负水化热处理,在平均意义上考虑水管的冷却效果。通过多方案的综合分析研究,分析边墙衬砌混凝土开浇后开始通水冷却通水时间的长短对水管冷却的效果。根据特定断面的表面点在不同时间的温度应力值,进一步了解溪洛渡导流隧洞边墙衬砌混凝土这一特定工程的温度应力情况,以提供今后隧洞工程衬砌混凝土施工参考采用。因此,对于隧洞衬砌结构施工期的前期温变效应进行仿真分析有着重大的工程意义。

基于Midas Civil的承台大体积混凝土温度控制及数值分析

大体积混凝土结构在施工过程中,由于混凝土的水化热反应,易出现内外温差,产生过大的温度应力,进而引起温度裂缝。针对混凝土水化热问题,以兑房河特大桥5#墩为例,提出承台大体积混凝土布设冷却管的温控方案,利用有限元软件Midas Civil进行水化热数值分析,并将理论计算值与现场温度监测结果进行对比分析。实践表明,兑房河特大桥承台在施工过程中采取的温控措施,取得了较好的效果,并为类似工程提供一定的指导意义。

考虑管冷的大体积混凝土水化热初期温度场研究

结合武汉府河大桥22#承台施工,根据水管冷却等效热传导方程,利用有限元软件Midas/Civil建立了承台三维实体有限元模型,对承台浇筑后的温度场进行模拟,并对混凝土温度进行实际监测,对比分析有限元计算结果和温度监测结果,二者吻合良好,所建立的有限元模型可以较好的模拟大体积混凝土早期水化热温度场变化特征;对承台表面加强保温后,根据有限元计算结果,表面拉应力分布得到改善,可有效降低承台开裂风险;利用有限元模型分析冷管入水温度的影响,证明降低冷管入水温度虽然可有效降低混凝土内部最高温度,并可在较短时间内使承台达到最高温度进而开始降温,但也存在不利影响,实际工程中冷管入水温度最好可以根据承台内部最高温度做出相应调节。

半导体制冷在机械泵热管控温中的应用

机械泵驱动环路式热管冷却系统是近年来空间散热的研究热点,其工作点的温度控制,特别是对降温速率的控制一直是一项技术难题。新型的设计结构将系统回路同半导体制冷片有机结合,既可以保证热端热量即时释放,又能对储液器有效冷却。通过验证,该方法切实可行且效率较高。

箱梁大体积混凝土冬季施工水化热效应研究

针对连续箱梁0#、1#块大体积混凝土因浇筑时水化热温度应力导致的早期开裂现象,基于遵循能量守恒定律的热传导基本理论,利用有限元软件MidasFEA的水化热分析模块,分析了在墩顶3m厚横隔板内有冷却水管作用时,冬季大体积混凝土箱梁"二次浇筑"的早期水化热温度场和应力场.计算表明,水化热引起第一次浇筑混凝土横隔板的棱角处及接近上下层交界面附近的早期温度应力是不容忽视的.根据研究结论,提出了一些控制水化热温度效应的合理建议,可供同类工程参考.

水管冷却对大体积混凝土温度应力的影响研究

为了研究大体积混凝土水化过程中的温度和应变规律,探寻大体积混凝土开裂的位置和时间,提出了有效的防裂措施,并考虑冷却水作用,模拟了不同浇筑温度、绝热温升、冷却水流量下大体积混凝土的温度和温度应力在不同龄期下的发展过程。结果表明,浇筑温度和绝热温升的升高增大了混凝土第一主拉应力,增加了开裂的可能性。大体积混凝土在水化热作用下内部温度呈现急升缓降的特点。冷却水管能明显降低大体积混凝土的内外平均温差,减小混凝土的表面应力,但是在内部个别区域出现温度应力集中,可能会导致混凝土内部微裂缝的产生。

基于MIDAS的大体积混凝土冷却水管布置方案研究

为有效发挥大体积混凝土结构中冷却水管的控温作用,利用有限元软件MIDAS/CIVIL,对埋设冷却水管的大体积混凝土的温度场进行计算,分析水管布置形式,水管直径、管距、长度,冷却水流量等因素对温度场的影响,并综合考虑冷却效率和施工成本,提出较为合理的冷却水管布置方案。

埋有冷却水管的大体积混凝土温度场有限元分析

埋设冷却水管的大体积混凝土的温度场变化非常复杂,通过传统方法对其进行分析计算比较困难。依托永定新河特大桥承台的大体积混凝土工程,基于对大体积混凝土温度场构成因素的分析,利用大型有限元软件Midas/Civil,对桥梁承台大体积混凝土温度场进行预测,仿真模拟计算的温度场与实测值比较接近。

关于以层面散热近似模拟管冷的研究及应用

在仿真计算中,为真实模拟管冷效应,常要求有限元模型中的节点布置与冷却水管位置相符,这使得单元的划分受到限制,对于大体积混凝土有限元模型,这种限制使计算更加复杂,导致计算时间较长,甚至无法进行计算;另外,如需调整管冷间距或位置,会给计算带来不便。为此,提出了以层面散热方式模拟管冷,并给出相应的计算公式,通过在向家坝工程仿真中的实际应用,证明其是可行的。

大体积混凝土水化热分析与处理方法探讨

文章以60×40×4大体积混凝土采用整体一次性浇筑方案为基础,以一维差分法计算了混凝土的温度场,并用建筑工程中常用的拉应力计算公式计算了最大拉应力,结果显示一次整体浇筑方案有产生贯穿性裂缝的风险,没有达到安全系数k=1.15的要求,需要采取措施控制温升产生的拉应力。因此,在降低混凝土水泥用量的基础上,采用了外径为1.25cm钢管、水平间距为1.70m、铅直间距为1.60m(两层)的方案,通过循环水降低大体积混凝土凝结过程中水化热产生的温升,并提出温度应力监控措施,以便及时采取温控措施,实现信息化施工。

机械泵驱动两相冷却系统工作点温度控制

对系统的控温原理和主要方法进行理论阐述,从而确定采用对储液器温度的主动式控温方法实现对蒸发段工作温度的控制思路。提出"回路直接冷却"和"半导体制冷片——系统回路协同工作"这2种储液器温度控制方法,并且对其控温精度和降温速度等技术进行实验研究。结果表明,改进前,采用"冷回路"向储液器漏热并结合加热器实现温度控制的设计方案控温精度仅为±0.4℃,且在需要快速降低蒸发段工作温度时较难实现;改进后,采用半导体制冷片同系统管路协同运行的方法不仅可控性大大增加,而且降温速度从原来的0.12℃/min提高到0.36℃/min。在模拟外太空边界温度波动幅度的条件下,改进前、后温度控制方法蒸发段的控制精度分别为±0.4℃和±0.1℃,从而克服了该类系统在工作温度控制中降温速度慢、控温精度低的缺点,并可推广到热管、毛细泵驱动回路等类似的航空航天两相冷却系统中。