[发明专利]一种基于热力耦合分析的沉管隧道浇筑方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于热力耦合分析的沉管隧道浇筑方法及系统，该方法包括：构建混凝土几何模型；基于混凝土几何模型，输入参数生成温度时程变化图；基于混凝土几何模型，基于混凝土几何模型，对有限元软件进行考虑徐变的二次开发并构建应力场计算模型；根据应力场计算模型进行热力耦合计算并生成温度应力时程变化图；根据温度时程变化图和温度应力时程变化图对沉管隧道浇筑进行温度控制。该系统包括：几何模型构建模块、温度计算模块、徐变模块、热力耦合计算模块和温度控制模块。通过使用本发明，能够有效提高大体积混凝土浇筑效果。本发明作为一种基于热力耦合分析的沉管隧道浇筑方法及系统，可广泛应用于混凝土浇筑领域。

技术领域

本发明涉及混凝土浇筑领域，尤其涉及一种基于热力耦合分析的沉管隧道浇筑方法及系统。

背景技术

沉管隧道是管节经坞内预制、拖航浮运、沉放对接、基础处理、回填覆盖等工序建成的水下隧道，其顶部覆土浅、隧道长度短、与水域两岸道路衔接更灵活，修建成功后，可大大节约中心城区土地资源，是城市修建内河水下隧道的主要方法之一。但是，目前的沉管隧道现场浇筑当中，对于制造隧道沉管的浇筑缺乏预先仿真测试，无法合理地进行工序安排，且无法对现场施工进行有限的预测，使得浇筑产品的质量难以保证。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于热力耦合分析的沉管隧道浇筑方法及系统，能够为大体积混凝土浇筑的裂缝控制提供计算理论支撑，有效提高大体积混凝土浇筑效果。

本发明所采用的第一技术方案是：一种基于热力耦合分析的沉管隧道浇筑方法，包括以下步骤：

构建混凝土几何模型；

基于混凝土几何模型，输入参数生成温度时程变化图；

基于混凝土几何模型，对有限元软件进行考虑徐变的二次开发并构建应力场计算模型；

根据应力场计算模型进行热力耦合计算并生成温度应力时程变化图；

根据温度时程变化图和温度应力时程变化图对沉管隧道浇筑进行温度控制。

进一步，所述基于混凝土几何模型，输入参数生成温度时程变化图这一步骤，其具体包括：

基于混凝土几何模型输入温度函数、定义边界条件和设置求解条件，并生成混凝土温度计算模型；

基于混凝土温度计算模型进行混凝土的温度计算，得到温度计算结果；

根据温度计算结果生成温度时程变化图。

进一步，所述温度函数为混凝土的热生成率函数，公式表示如下：

上式中，q表示混凝土热生成率，Q表示混凝土水化热。

进一步，所述根据温度计算结果生成温度时程变化图这一步骤，其具体包括：

根据温度计算结果，绘制温度云图；

根据温度云图，查看节点的最大温度并列出出现最大温度的节点和时刻；

导出温度随时间变化的数据并将数据导入绘图软件中，得到温度时程变化图。

进一步，所述对有限元软件进行考虑徐变的二次开发这一步骤包括弹性模量变化和徐变，其具体包括：

弹性模量变化公式为

徐变应变增量公式为C(t,τ)＝C₁(1+9.2τ^-0.45)[1-e^-0.3(t-τ)]+C₂(1+1.7τ^-0.45)[1-e^-0.005(t-τ)]。