水 泥水化 热导致大体积混凝土开裂 的现象在工程 中不容忽视 。结合云南糯扎渡水 电站大坝心墙区垫层混凝 土施工 ，
应用有限元软件 ANSYS对 整个计算过程进行较为全面 的分析和介绍 ，对大体积混凝土在浇筑后 30d龄期内的温度 场进行模 拟 ，计
算混凝土 内部及表面温升曲线。在此基础上采用铺设冷水 管的温控措施 ，有效控制 了混凝 土内部最高温度及 内外温差 ，达到了防
止 出现 温 度 裂 缝 的 目的 。
关键 词：水 化热 ；温度场 ；数值模拟 ；温控措施
Abstract：The hydrated heat of cement will cause temperature cracks in massive concrete．In this paper，a finite element model is
established based on the construction of the cushion concrete in the dam core wall area of Yunnan Nuozhadu Hydropower Station．And US．
ing this model and the software ANSYS，the hydrated heat temperature field of the massive concrete in 30 days is simulated to calculate
the temperature-rise curves of inner and SUEfflCC part of the concrete．According to the result，the method called water pipe coaling is印 一
plied to control the temperature difference and to prevent the temperature cracks as wel1．
Key words：Hydrated heat；Temperature field；Numerical simulation；Temperature control measures
中图分类号 ：TU528 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000-4637(2010)05-15—05
O 前 言
大体积混凝 土由于施工 面积大 ，水泥水化过程 产
生的大量水化热不容易散发 ，在其 内部积 聚 ，由此造成
内部温度不断上升 。而混凝土表面 由于与空气接触散
热较快 ，从而使 内外截 面产生温度梯度进而产生裂缝 。
这种裂缝一般较深 ，有时是贯穿性 的，会对结构造成很
大危 害 ，因而在设计和施工过程中应对 混凝土的水化
热给予足够重视。
大体积混凝土浇筑过程中影 响内部 温度场 的因素
有很 多 ，如施工 条件 、环境 温度 、浇 筑温度 、浇 筑层 厚
度 、温度控制措施 等。虽然规范 中有针对混凝土浇筑过
程 中内部最高温度 的计算公式 ，但是 由于其无 法全面
考虑外部影 响因素 ，而且无法求得混凝土 内外温差 ，因
而在使用过程 中受到局限 。采用大型有限元软件 AN—
SYS计算施工过程 中的温度场不 仅可以较为准确地模
拟施工过程 中各种条件 (包括浇筑过程模拟 ，环境温
度 、初 始条件 和边界 条件 的施加 ，水化生 热模拟 ，温控
措施等 )产生的影响 ，而且 可以充分考虑各个 条件随时
间的变化规 律。软件应用的关键在于单元的选择 、网格
划分以及环境温度 、水化热生热率 、表面放热系数 等时
变参数的选 取 ，这些参数直接影响计算 的准确性 。现行
的相关研究 多侧 重于理论研 究及计 算结果 的分析 ，对
资助内容 ：本论文 受先进土木工 程材料教 育部重点 实验室 (同济大
学 )开发基金 (K201002)资助 。
于整个建模及计算过程 中参数 的选取往往缺乏系统性
介绍 。本文结合云南糯扎渡水电站大坝水利工程垫层
混凝土水化热温度场的计算 ，对应用 ANSYS软件计算
的整个过程进行系统性分析介绍 ，通过 与实测结 果 比
较 ，检验 模型及参数 的合理性 ；并根据温 控要求 ，提出
合理的温控措施 ，有效控制混凝土 内部最 高温度 及内
外温差 。整个计算过程无需使用 APDL语言 ，完全 通过
界面操作实现 ，简单便捷 。
1 基本理论
1．1 瞬态热分析 理论
混凝土 内部温度场计算 的实质是热传导方程在特
定边界条件和初始条件下的求解 ，整个 传热过程为瞬
态传热 。三维瞬态温度场的热传导方程 为Il】：
+ ㈩
式 中 入为导 热系数 ，单 位为 kJ／m·h·oC)；c为 比
热 ，单 位为 kJ／(kg·oC)；t为时 间 ，单位为 h；P为密度 ，单
位为 kg／m ；0为混凝土 的绝热温升 ，单位为 lrJ／l(g。
求解 方程过程 中初始条 件具体可 分为 以下 两类 ：
④t=O时 ，温度 场是坐标 的已知 函数 ，用 T(x，Y，z，0)=To(x，
y，z)表示 ；②t=0时 ，初 始的温度 分布是 常数 ，用 T(x，Y，z，
O)=T0=const表示 。
边界条件可分为三大类 ：第 一类边界条件 ，物体边
界上 的温度 函数 已知 ：T=f(x，Y，Z，t)；第二 类边界条件 ，物

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