环 境温湿度的变化及其在大体积混凝土结构 中产 生的影响不容忽视 ，对 于温度场 、温度应力场 、湿度应力 场 ， 尤其是整体结构应力场的分析 ，是工程中非常关注的问题。为此 ，选取理想的球形大体积混凝土结构，仅考虑环境 温、湿度的影响，用 ANSYS软件依次对该结构的温度场、温度应力场及湿度应力场进行数值模拟，然后将模拟得到 的温度应力场与湿度应力场叠加 ，得到整体应力场 ，并对模拟结果进行分析和总结。通过对应力场的数值模拟分 析，可对大体积混凝土浇筑后裂缝的开展有一定的预见性，对制订温控措施有一定的指导意义。 关 键 词：环境温湿度；大体积混凝土；温度场；温度应力场；湿度应力场；数值模拟 中图分类号 ：TV315 文献标 识码 ：A 大体积混凝土裂缝 主要是由应力和约束条件引 起的，且应力是主动因素，约束是被动因素，而大体积 混凝土的应力又主要是由环境温湿度的变化引起的， 因此 ，要研究环境温湿度对大体积混凝土裂缝的影响 规律 ，只需研究环境温湿度对大体积混凝土应力的影 响规律¨ J。为此，本文只考虑主要 的影响因素—— 环境温湿度的变化 ，不考虑重力 、分层浇筑和边界约 束的影响，对理想的球形大体积混凝土仅在环境温湿 度的影响下产生的应力进行数值模拟与分析。 1 有限元建模及边界条件 4 以中心对称半径为3．6in的球形 大体积混凝土 体为基础 ，建立有限元分析模型。由于是球体 ，所 以 采用四面体单元 ，进行 自由网格划分 ，共划分了 833 个节点和 3855个单元 ，建立的有限元模型见 图 1。 图 1 有 限元分析模型 Fig．1 FEM model 在进行瞬态热分析时，选取的热分析单元类型为 三维 SolidT0单 元。}昆凝 土 的导 热系数 取 3．2457 W／(in·oC)，考虑到采用有 限元方法计算不 同龄期 温度场时，龄期不是以 S而是以 d为单位的，所以A= 3．2457W／(in · oC)=3．2457 J／(S·1TI· oC)= 280．43kJ／(d·1TI·oC)；密度 P取 2400kg／in；比 热 c取0．976kJ／(kg·oC)；混凝 土与空气之间的对 流换热系数 h取 2016kJ／(d·m2· )。 在进行结构的热应力分析时，选取的结构分析单 元类型为三维 Solid65单元。混凝土 的泊松 比 取 0．167；混凝土热膨胀系数 O／取 0．75×10。。／oC；混 凝土不同龄期的弹模 E由以下公式选取， E(t)=2．92×10m×『1一exp(一0．40t )] 。 为方便研究环境温湿度对大体积混凝土温湿度 应力的影响规律 ，不考虑分层浇筑对混凝土温湿度 应力的影响。参考温度取混凝土的浇筑温度 ，假设 为 25．3qC，即混凝土的膨胀与收缩都是以 25．3℃ 为参考点 ，高于 25．3oC膨 胀 ，低 于 25．3℃ 收缩。 整个混凝土体的球面上均存在空气和混凝土的热对 流 ，属于热分析 中的第 3类边界条件，对流边界条件 可以作为面荷载(具体输人参数为对流换热系数和 环境温度 )施 加于实体的表面 ，来计算 固体 和流体 间的热交换 。利用 ANSYS软件提供的函数功能可 以简便地设定水泥的生热率函数为 t)：m ·Q0·e～ =m ·m ·Q·e一 = 0．384 × 311 ×330 × e-0．

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