基于MIDAS的大体积混凝土冷却水管布置方案研究.doc

基于MIDAS的大体积混凝土冷却水管布置方案研究 王新刚1　张伟2　樊士广1 齐怀尚1 (⒈中交天津港湾工程研究院有限公司 结构所，中国天津，300222； ⒉中交一航局第一工程有限公司 天津，300456) 摘要：为了更加有效地发挥大体积混凝土结构中冷却水管的温控作用，本文探索利用有限元软件Midas/civil对埋有冷却水管的大体积混凝土温度场进行计算。分别分析了水管布置形式、水管直径、管距、长度、冷却水流量等因素对温度场的影响，同时考虑冷却效率和施工成本，提出了较为合理的冷却水管布置方案。 关键词：大体积混凝土；Midas；冷却水管；温度场；水化热 中图分类号： TU528；TP301；　　文献标识码；A 　　文章编号： Study on water-cooled tube layout program of massive concrete based on MIDAS Wang Xin-gang1 Zhang Wei2 Fan Shi-guang1 Qi Huaishang1 (⒈Tianjin Port Engineering Institute Ltd. of CCCC Fist Harbor Engineering Company Ltd. Tianjin 300222; ⒉ NO.1 Engineering Company Ltd. Of CCCC First Harbor Engineering Company Ltd, Tianjin 300456) Abstract: In order to play the role of water-cooled tube temperature control in mass concrete structures more effectively, the finite element software Midas/civil is used to calculate the cooling water pipe buried in a large volume of concrete temperature field. The arrangement of the cooling pipes, water pipes diameter and thickness, tube distance, length, cooling water flow, and other factors on the temperature field was calculated and analyzed separately, taking into account the cooling efficiency and construction costs, proposed a more reasonable cooling pipe layout program in this article. Key Words：Massive concrete；Midas; water-cooled tube; Temperature field; hydration reaction 1 引 言 在大体积混凝土结构中，为了更加有效地发挥冷却水管的作用，需要对冷却水管的各项参数进行计算，来确定更加合理的布置方案。但由于大体积混凝土结构中水泥水化生热率、热流率、热边界条件及内部冷却水管与混凝土的热交换等随时间都有明显变化，这使整个混凝土体的温度场变得非常复杂，采用传统方法计算费时费力，得到的结果精度也不够[1]。本文探索利用大型有限元软件Midas/civil 对埋有不同布置形式冷却水管的大体积混凝土温度场进行计算，得出了既满足温度控制要求又经济合理的冷却水管布置方案。 2　有限元模型的建立 Midas/civil 简介 MIDAS/Civil是个通用的空间有限元分析软件，可适用于桥梁结构、地下结构工业建筑、飞机场、大坝港口等结构的分析与设计。特别是针对桥梁结构，MIDAS／CiVil结合国内的规范与习惯，在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多便利的功能[2]44.4X30.6X5.5m，混凝土设计标号为C40，为大体积混凝土结构。承台混凝土配合比如表1-1所列。 表1-1　承台C40混凝土配合比 (kg) 水泥 砂 石料 水 矿粉 230 658 1121 158 226 2.3 计算参数的取值 本算例参数取值如表1-2所列。塘沽地区9月份平均气温取20.5摄氏度105 2.6×105 热膨胀系数 1.0×10-5 1.0×10-5 泊松比 0.18 0.18 单位体积水泥含量(kgf/m3) 230 - 放热系数函数 K=30.97 a=0.605 - 本