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大体积混凝土已在建筑工程领域应用越来越广泛,无论是高层建筑基础还是大型工业设备基础,多有厚大的混凝土底板。对于这类大体积混凝土结构,如何控制由于施工养护期中水泥水化热引起的温度裂缝,是大体积混凝土结构施工的一个重大课题。论文基于国际通用大型有限元软件ANSYS二次开发平台上,对大体积混凝土基础施工期温度场进行了仿真分析研究,并二次开发集成出专用仿真系统,使运用有限元理论分析该类工程问题变得直观、方便快捷。论文的主要工作内容及成果有:
1.通过研究温度场分析的有限元法以及ANSYS热分析相关理论,在ANSYS的生热速率和水泥水化热之间找到结合点,通过生热速率的计算及施加,成功运用ANSYS软件进行混凝土水化热三维瞬态温度场的模拟。在仿真分析中考虑了环境大气温度的变化、空气对流、地基土壤的热传导以及基础上表面保温材料和侧面保温层的模拟。相对于目前主要用于手算的温度场工程简化经验公式算法而言,这是一种更为精确与高效的做法。
2.深入研究ANSYS二次开发技术(APDL、UIDL和UPFS),用APDL编程语言对大体积混凝土基础温度场分析编制了ANSYS的计算主程序模块,还编制出本系统专用的结果后处理显示功能模块。基于这些功能模块进一步用UIDL编程语言开发出专用菜单模块,从而完成大体积混凝土基础施工期温度场仿真系统的开发集成。与现有的仅利用ANSYS对特定工程进行分析研究的作法相比,本论文把对有限元软件的应用上升到了软件的二次开发层次上,使得该仿真系统更便于工程应用,极大地提高了分析效率。
3.运用该专用分析系统进行了某工程实例的计算分析,验证了该专用分析系统的运行稳定性以及计算结果的可靠性。并对大体积混凝土基础的各施工参数的敏感性作出定量的分析比较,为采取相应的施工温控措施提供必要的参考。