3大体积混凝土水化热分析
大体积混凝土水化热分析
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例题 大体积混凝土水化热分析
例题. 大体积混凝土水化热分析
概要
此例题将介绍利用MIDAS/Gen做大体积混凝土水化热分析的整个过程,以及查看分析
结果的方法。
此例题的步骤如下:
1. 简要
2. 设定操作环境及定义材料
3. 定义材料时间依存特性
4. 建立实体模型
5. 组的定义
6. 定义边界条件
7. 输入水化热分析控制数据
8. 输入环境温度
9. 输入对流函数
10. 定义单元对流边界
11. 定义固定温度
12. 输入热源函数及分配热源
13. 输入管冷数据
14. 定义施工阶段
15. 运行分析
16. 查看结果
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例题 大体积混凝土水化热分析
1.简要
本例题介绍使用MIDAS/Gen 的水化热模块来进行大体积混凝土水化热分析的方法。例题模型为板式基础结构,对于浇筑混凝土后的1000个小时进行了水化热分析,其中管冷作用于前100个小时。(该例题数据仅供参考)
基本数据如下:
, 地基:17.6 x 12.8 x 2.4 m
, 板式基础:11.2 x 8.0 x 1.8 m
, 水泥种类:低热硅酸盐水泥(Type IV)
板式基础
地基
1/4模型
图1 分析模型
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例题 大体积混凝土水化热分析
2.设定操作环境及定义材料
在建立模型之前先设定环境及定义材料
1. 主菜单选择 文件>新项目
2. 主菜单选择 文件>保存:输入文件名并保存
3. 主菜单选择 工具>单位体系:长度 m,力 kN
注:也可以通过程 序右下角
随时更改单位。
图2 定义单位体系
4. 主菜单选择 模型>材料和截面特性>材料:
添加:定义新材料
材料号:1 名称:基础
规范
编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载
:GB(RC)
混凝土:C30 材料类型:各向同性
材料号:2 名称:地基 设计类型:用户定义 材料类型:各向同性
弹性模量:1e6 泊松比:0.2 线膨胀系数:1e-5 容重:18
5. 主菜单选择 工具>单位体系: 长度 m, 力 kgf,热度 kcal
6. 主菜单选择 模型>材料和截面特性>材料: 4
例题 大体积混凝土水化热分析
编辑:修改材料热特性数据
基础 比热:0.25 热传导率:2.3
地基 比热:0.2 热传导率:1.7
图3 定义材料
3.定义材料时间依存特性
1. 主菜单选择 模型>材料和截面特性>时间依存性材料(抗压强度):
添加:定义基础的时间依存特性
名称:强度发展 类型:设计规范 规范:ACI
2混凝土28天抗压强度:3e4 KN/m 混凝土抗压强度系数a 4.5 b 0.95
2. 主菜单选择 模型>材料和截面特性>时间依存性材料连接:
强度进展:强度发展 选择指定的材料:1.基础 添加
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例题 大体积混凝土水化热分析
图4 定义材料时间依存特性 注:
材料的收缩徐
变特性在水化
热分析控制中
定义。
图5 时间依存性材料连接
4.建立实体模型
1. 主菜单选择 模型>节点>建立:
坐标1(0 0 0) 2(8.8 0 0) 3(8.8 6.4 0) 4(0 6.4 0)
2. 主菜单选择 主菜单选择 模型>单元>建立:
单元类型:板 4节点 类型:厚板 材料:1:基础 厚度:1
节点连接:1 2 3 4
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例题 大体积混凝土水化热分析
3. 主菜单选择 主菜单选择 模型>单元>扩展:选择板单元
扩展类型:平面单元—>实体单元 目标:删除 单元类型:实体单元
材料:1:基础 生成形式:复制和移动 复制和移动:等间距
dxdydz:0 0 4.2 复制次数:1
注:
此处无需定义
真实板厚,只
是用于扩展成
实体单元。
图6 生成节点和临时板单元
图7 生成实体模型
单元细分及部分单元删除:
1. 主菜单选择 模型>单元>分割:选择实体单元
单元类型:实体单元 等间距 x 11 y 8 z 7
2. 主菜单选择 模型>单元>删除:
选择Front view中单元 类型:选择 包括自由节点
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例题 大体积混凝土水化热分析
选择Left view中单元 类型:选择 包括自由节点
Left view Front view
图8 单元细分及部分单元删除
单元进一步细分:
主菜单选择 模型>单元>分割:选择Front view中实体单元 单元类型:实体单元 等间距 x 2 y 1 z 1 选择Front view中实体单元 单元类型:实体单元 等间距 x 1 y 2 z 1 选择Left view中实体单元
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例题 大体积混凝土水化热分析
Front view Left view
单元类型:实体单元 等间距 x 1 y 1 z 2 选择Left view中实体单元
注:
模型几何形
状、边界、荷
载均对称,所
以此处取1/4模
型来模拟。
Left view
图9 生成最终实体模型
修改地基材料:
主菜单选择 模型>单元>修改单元参数
参数类型:材料号 形式:分配 定义 2:地基 选中图中下部单元
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例题 大体积混凝土水化热分析
图10 修改地基材料特性 5.组的定义
主菜单选择 模型>组>定义结构组:
名称:基础 添加 名称:地基 添加
在模型窗口中利用拖放功能分配各个组的单元
图11 定义结构组及分配单元
1:主菜单选择 模型>组>定义边界组: 名称:约束条件 添加 名称:对称条件 添加 名称:固定温度条件 添加
名称:对流边界 添加
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例题 大体积混凝土水化热分析
6.定义边界条件
1. 主菜单选择 窗口>新窗口
2. 主菜单选择 窗口>水平排序
3. 主菜单选择 模型>边界条件>一般支承:
边界组名称:约束条件 添加 D-all
注:
实体单元每个节点
只有三个平动自由
度。
Front view
Left view
图12 定义约束条件
主菜单选择 模型>边界条件>一般支承:
边界组名称:对称条件 添加 Dx 选择Front view中单元
边界组名称:对称条件 添加 Dy 选择Left view中单元
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例题 大体积混凝土水化热分析
注: Front view Left view 这里取1/4模型需
输入对称边界条
件。
图13 定义对称条件
7.输入水化热分析控制数据
主菜单选择 分析>水化热分析控制:
o最终施工阶段:最后施工阶段 积分系数:0.5 初始温度:20c
单元应力输出位置:高斯点 类型:徐变和收缩 徐变计算方法:有效系数
phi1:0.73 t<3 phi1:1 t>5 使用等效材龄和温度 自重系数:-1
图14 输入水化热分析控制数据
8.输入环境温度
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例题 大体积混凝土水化热分析
主菜单选择 : 荷载>水化热分析数据>环境温度函数
o函数名称:环境温度 函数类型:常量 温度:20c
图15 输入环境温度函数
9.输入对流函数
主菜单选择 荷载>水化热分析数据>对流系数函数:
2函数名称:对流系数 函数类型:常量 对流系数:12 kcal/m*hr*[C]
图16 输入对流系数函数
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例题 大体积混凝土水化热分析
10.定义单元对流边界
1. 主菜单选择 窗口>新窗口
2. 主菜单选择 窗口>水平排序
3. 主菜单选择 荷载>水化热分析数据>单元对流边界:
边界组名称:对流边界 对流系数函数:对流系数 环境温度函数:环境温度
选择:根据选择的节点
图17 定义单元对流边界 11.定义固定温度
主菜单选择 荷载>水化热分析数据>固定温度:
o边界组名称:固定温度条件 温度:20c
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例题 大体积混凝土水化热分析
Front view
Left view
图18 定义固定温度
12.输入热源函数及分配热源
1. 主菜单选择 荷载>水化热分析数据>热源函数:
函数名称:热源函数 函数类型:设计
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
最大绝热温升:41 导温系数:759 2. 主菜单选择 荷载>水化热分析数据>分配热源:
热源:热源函数
图19 定义热源函数
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例题 大体积混凝土水化热分析
图20 分配热源
13.输入管冷数据
这里假设把冷却管设置在距基础底部0.9m高的位置。为了输入数据的方便,将相应位置的节点选择后激活。
主菜单选择 荷载>水化热分析数据>管冷:
3名称:管冷 比热:1 kcal*g/KN*[C] 容重:1000 KN/m 流入温度:15[C]
3流量:1.2 m/hr 流入时间:开始 CS1 0 hr 结束 CS1 100 hr
2管径:0.027 m 对流系数:319.55 kcal/m*hr*[C] 选择:两点
图21 激活管冷节点
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例题 大体积混凝土水化热分析
图22 定义管冷
14.定义施工阶段
主菜单选择 荷载>水化热分析数据>定义水化热分析施工阶段:
o名称:CS1 初始温度:20c 时间:10 20 30 45 60 80 100 130 170 250 350
500 700 1000 添加
单元:地基 基础 边界:约束条件 对称条件 固定温度条件 对流边界
图23 定义施工阶段
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例题 大体积混凝土水化热分析
15.运行分析
主菜单选择 分析>运行分析
16.查看结果
主菜单选择 结果>水化热分析>温度
图24 温度分布
主菜单选择 结果>分析结果
表格
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>水化热分析>管冷节点温度
图25 管冷冷却水的温度变化表格
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例题 大体积混凝土水化热分析
主菜单选择 结果>水化热分析>应力
图26 应力分布
主菜单选择 结果>水化热分析>图表
图27 混凝土内部时程应力图表
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例题 大体积混凝土水化热分析
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