[发明专利]基于MIDAS的桥梁拱座混凝土浇筑水化热分析方法

说明书

基于MIDAS的桥梁拱座混凝土浇筑水化热分析方法，包括以下步骤：1)取拱座以及其下部的承台的1/4对称部分建立热分析模型；2)设置边界条件，边界条件包括固定温度、对流边界、约束、对称边界，3)计算最大绝热温升值，4)对应每层浇筑时间定义一个施工阶段，在拱座养护期间，按不同时间定义多个施工阶段，对应施工阶段定义拱座和承台的参数，进行求解计算；5)温差分析和温度应力分析，获取拱座各层中心的节点裂缝比率曲线，判断拱座中心产生裂缝几率是否满足要求。本发明建立混凝土拱座的水化热有限元模型，真实反应混凝土内部水化热变化趋势和采取冷却水管降温后内部水化热变化趋势。

技术领域

本发明涉及桥梁建筑领域，具体地说，涉及一种基于MIDAS的桥梁拱座混凝土浇筑水化热分析方法。

背景技术

近年来我国公路建设高速发展，各类大跨径桥梁也应运而生，大体积混凝土在桥梁建设中更是得到广泛应用。在解决大体积混凝土施工水化热分析问题上，目前技术人员主要利用手算或电算对混凝土的温度应力进行分析计算。手算和电算结果相差不大，且均能满足精度要求，但两者优劣明显。手算可修改性差，若需进行修改，重复工作量大，图形绘制效果差，效率低，而电算可修改性高，若需进行修改，只需简单调整，即可快速得到计算结果，并且程序能自动绘制图形，能文图并茂直观的显示结果，工作效率极高。为高效准确的得到计算结果，采用有限元数值模拟分析软件进行大体积混凝土水化热电算分析，已成为一种必然趋势。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种基于MIDAS的桥梁拱座混凝土浇筑水化热分析方法，所述拱座设置在承台上，所述分析方法包括以下步骤：

1)模型建立

取拱座以及其下部的承台的1/4对称部分建立热分析模型，并划分网格；

2)设置边界条件

所述边界条件包括固定温度、对流边界、约束、对称边界，

对承台底部及侧面所有节点添加固定温度；

对承台底面所有节点添加固定约束，限制承台底面节点平动和转动；

在拱座侧模拆模前，对拱座侧面添加模板对流边界，通过设置模板对流系数来确定；

对拆模后拱座侧面和顶面添加砼覆盖对流边界，通过设置砼覆盖对流系数来确定；

对模型的两个对称面上的所有节点分别添加垂直于该对称面的平移约束；

3)计算最大绝热温升值，

Th＝(mc+K·F)Q/c·ρ

其中，Th----混凝土最大绝热温升；

mc---混凝土中水泥用量；

F----混凝土活性掺合料用量；

K----掺合料折减系数；

Q----水泥28天水化热；

C---混凝土比热；

ρ—混凝土密度；

4)施工阶段分析

根据拱座分层浇筑过程及养护期间对拱座定义对应的施工阶段进行数值模拟分析，对应每层浇筑时间定义一个施工阶段，而在拱座养护期间，按不同时间定义多个施工阶段，根据设置的多个施工阶段定义拱座和承台的参数，进行求解计算；

5)结果分析

5.1)温差分析

获取各施工阶段拱座各层中心的节点温度随时间变化曲线和拱座各层表面的节点温度随时间变化曲线，判断拱座中心温度与表面温度差值是否满足要求；

5.2)温度应力分析