基于热–力耦合有限元的大体积混凝土裂缝演化分析

摘要

伴随大型工程项目持续增多，大体积构筑物面临着混凝土浇筑过程中的质量控制问题.本文以大体积浇筑混凝土结构为研究对象，运用Analysis有限元软件建立热–力耦合三维数值模型，模拟了4种混凝土入模温度下，混凝土浇筑构筑物在特定施工时刻的温度场分布特征和结构裂缝的演化规律.结果表明：入模温度与构筑物温升呈正相关，降低混凝土的入模温度可以有效地降低构筑物的峰值结构温度和缩小结构温度差，有利于控制混凝土裂缝的生成和演化；入模温度降低，深层结构向表层的传热量降低，表层边界与空气的热交换效率下降，但其热交换效率仍高于表层非边界部分，因而混凝土表层的边界与内部之间的温度过渡带变得不再明显；中央深度的混凝土表现出最高的结构温度，这有利于混凝土结构积累拉伸应力；不同入模温度下，峰值结构温度、最大水化升温曲线近似线性.峰值裂缝长度与入模温度、峰值结构温度、最大水化升温呈正相关.当入模温度由10℃提升至15℃时，峰值裂缝长度产生了显著的增加；混凝土入模温度降低，表层大裂纹的数量减少，在空间上的分布形态由大裂纹相互交叉转向细小裂纹均匀分散.

关键词

热-力耦合 / 大体积混凝土 / 混凝土裂缝 / 塑性损伤模型 / 数值模拟