基于改进BP算法的混凝土热学参数反演与预测

针对实验室测得混凝土热学参数结果的随机性和施工现场环境的差异性,提出了基于改进BP算法的大体积混凝土热学参数反分析方法.以太洪长江大桥南岸隧道锚大体积混凝土施工为工程实例,反演了绝热温升、反应速率、导热系数及表面散热系数,采用反演分析得到热学参数进行温度场预测并用于指导施工.研究结果表明:采用均匀设计方法确定热学参数减少了样本数据,采用附加动量法改进的BP算法,提高了学习效率,避免算法陷入局部极小值.     

基于遗传算法的大体积混凝土温度场参数反分析

大体积混凝土内部温度场和应力场异常复杂,在进行仿真模拟时混凝土热学参数的选取比较困难,以某大桥散索鞍支墩基础为依托,利用Midas/FEA建立温度场反分析模型,确定反演热学参数以及目标函数,通过遗传算法根据现场实测的温度数据并反演得到混凝土的最大绝热温升、反应速度、表面放热系数以及导热系数。研究结果表明,反演分析参数准确可靠,可以有效指导后续施工,对今后同类工程具有较好的借鉴意义。     

基于ANSYS的混凝土内湿度场计算方法

为利用通用有限元程序温度场模块计算混凝土内部湿度场,对比了温度场和湿度场的微分方程、初始及边界条件,提出了有限元程序ANSYS温度场模块计算混凝土湿度场的有限元方法,并基于既有混凝土内相对湿度测试试验结果,从自干燥效应和干燥效应两方面对该方法进行了验证,分析了影响湿度场分布的内部水分自耗函数、湿度扩散系数和表面水分转移系数的参数取值,得到了水分自耗率公式.研究结果表明:湿度场计算中的相对湿度、湿度扩散系数、湿度自降低项和表面水分转移系数可分别用温度场计算中的温度、导温系数、绝热升温函数和换热系数表示;用温度场模块分析混凝土的湿度场结果与既有试验结果的最大误差为7.3%,满足工程要求;获得的水分自耗率公式可适用于水灰比为0.28~0.68的混凝土湿度场计算.     

大体积混凝土温度场仿真分析在ANSYS上的实现

大体积混凝土分层浇筑过程中温度场的仿真分析有一定的技术难度和复杂性.利用有限元程序ANSYS通用平台,讨论了ANSYS模拟混凝土温度场理论上的可行性,研究了仿真计算的主要技术问题,设计了仿真分析的流程图,通过参数设计语言(APDL)以及ANSYS的多种内部函数,编制了宏命令以控制ANSYS程序,对大体积混凝土的浇筑温度场进行了仿真分析,成功地实现了分析过程的参数化,提高了利用大型通用软件ANSYS解决工程实际问题的效率.     

水泥混凝土抗盐冻性能影响因素研究

通过室内试验研究了气孔结构、表面性质以及荷载耦合作用对混凝土抗盐冻性能的影响规律.结果表明:气泡间距系数相比含气量对混凝土抗盐冻性能的影响更敏感;当新拌混凝土含气量＞6％、硬化混凝土气泡间距系数＜0.18 mm时,气泡结构参数对混凝土抗盐冻性能的影响钝化;表面泌水、抹面操作不当除了会引起混凝土表面水泥石强度降低以外,还可能会导致混凝土表面气泡结构参数劣化,降低混凝土的抗盐冻性能;重复荷载和盐冻循环的耦合作用会加剧混凝土的盐冻破坏,一般的室内盐冻试验可能会高估混凝土实体工程使用过程中的抗盐冻性能.     

桥梁承台大体积混凝土水化热分析及温控措施研究

针对桥梁承台这一标志性大体积混凝土结构,结合某桥梁工程实际情况,从基本的热学性能出发,对承台混凝土水化热特性进行分析,明确内部温度场的分布规律,并在此基础上分别从施工、养护与监测三方面研讨有效的温度控制措施,旨在为缩小承台内外部温差、避免产生温度裂缝提供参考借鉴。     

路面铺设对挖方路基回弹模量的影响

针对路面铺设对挖方路段路基回弹模量的影响,基于试验路段实测温度及含水率数据,建立了土体温度与含水率的数学关系,修正了路基温度场模型参数,进而预测出铺设路面后路基的温度变化规律及其不同深度范围土体含水率变化规律.基于室内试验所得的土体含水率与回弹模量的关系,结合温度场计算结果,得出铺设路面后路基回弹模量的变化规律,并相应地提出了路基回弹模量的修正系数.     

水泥混凝土抗盐冻性能影响因素研究

通过室内试验研究了气孔结构、表面性质以及荷载耦合作用对混凝土抗盐冻性能的影响规律。结果表明:气泡间距系数相比含气量对混凝土抗盐冻性能的影响更敏感;当新拌混凝土含气量>6%、硬化混凝土气泡间距系数<0.18 mm时,气泡结构参数对混凝土抗盐冻性能的影响钝化;表面泌水、抹面操作不当除了会引起混凝土表面水泥石强度降低以外,还可能会导致混凝土表面气泡结构参数劣化,降低混凝土的抗盐冻性能;重复荷载和盐冻循环的耦合作用会加剧混凝土的盐冻破坏,一般的室内盐冻试验可能会高估混凝土实体工程使用过程中的抗盐冻性能。     

箱形梁混凝土热物理参数反分析试验研究

有限元法分析箱形梁混凝土温度场应力场及其耦合，热物理参数对计算结果影响较大。为了选取接近实际的混凝土热物理参数，根据Fourier热传导理论和边界条件，利用差分原理推导出混凝土热物理参数方程，设计箱形梁温度测试方案实测温度，对混凝土的热物理参数进行反分析，可得更符合实际的参数。     

混凝土箱梁横截面温度场的实测与仿真分析

通过实测混凝土箱梁模型的温度场同时用有限元软件模拟验证,得到温度影响下的混凝土箱梁横截面各部位的温度场的变化情况,在此基础上结合实测数据与模拟计算数据,提出了混凝土箱梁横截面顶板的温度差计算模式的建议。     

隔离层对贫混凝土基层水泥混凝土路面结构力学性能的影响

结合清连路现场试验测定的基本参数,运用考虑层间接触模型的三维有限元方法,重点分析了车辆和温度荷载作用下,不同隔离层下贫混凝土基层水泥混凝土路面结构主要指标的变化规律．分析结果表明,隔离效果越好,车辆荷载作用下路面受力状态越不利;与车辆荷载情况相反,即隔离效果越好,温度荷载作用下路面受力状态越有利;超载使各结构层主要力学指标值都明显增大,是造成路面早期损坏的主要原因之一;通过比较,发现有限元方法与规范方法计算得到温度应力差值较小,验证了利用有限元方法计算温度应力的可行性．     

客运专线桥梁梁部大体积混凝土温度裂缝控制

为加强对浇筑体温度场与内表温差的监测与管理,通过采用在混凝土不同部位及深度的典型截面埋设热传感器,测试各典型截面的温度,及时绘出温度场、温降曲线图,一方面可指导降温、保温工作的进行;另一方面可通过测温总结出大体积混凝土的温度变化和分布规律,为以后在铁路客运专线桥梁工程的施工中防止大体积混凝土出现有害裂缝提供有价值的参考数据和方案。     

混凝土箱梁桥沥青混凝土铺装层温度应力分析

为了探求混凝土箱梁桥沥青混凝土铺装层在温度变化条件下引起开裂的破坏机理,采用现场监测与理论仿真模拟相结合的手段研究了沥青混凝土铺装层在低温、高温季节,以及夏季阵雨引起大幅降温等情况下的温度场分布及引起的温度应力,并与车辆荷栽作用下的沥青混凝土铺装层力学响应进行了对比分析．计算结果表明,沥青混凝土铺装层在大幅降温条件下产生的拉应力要明显大于日变化条件下的计算结果;由实测温度场得到的拉应力峰值出现在沥青混凝土铺装层表面;大幅降温引起的铺装层拉应力要大于车载作用下的计算结果;在沥青混凝土铺装层的设计中要重点考虑温度荷载的作用．     

贫砼基层材料温度收缩系数的研究

温度收缩系数是反映材料热胀冷缩特性的参数,贫砼基层材料的温缩特性又直接影响到温度应力.笔者通过室内试验,从水泥含量、集料种类、含水状态等方面研究分析了贫砼温度收缩系数随温度变化的特性,试验结果为贫砼基层结构温度应力的计算提供了重要的参数.     

连续配筋混凝土路面结构设计理论与方法研究

连续配筋混凝土路面（CRCP）是一种高性能混凝土路面结构型式,对CRCP设计原理进行了系统研究,在荷载应力分析,将CRCP中纵向钢筋作连续化处理,建立了正交各向异性薄膜单元,对考虑裂缝条件下的CRCP荷载应力进行了三维有限元分析,得到了CRCP的两种临界荷位和配筋率等参数对板底应力的影响规律,并与普通混凝土板的荷载应力进行了对比,在温度应力分析中,建立了考虑钢筋与混凝土间粘结滑移本构关系的CRCP温度应力计算模型与微分方程,并求得CRCP在降温和干缩变形作用下的解答,分析了参数的敏感性和混凝土徐变所引起的松驰应力效应,解析法和数值法相结合,计算了分析了CRCP端部锚固与与凸形锚固地梁的应力和位移,给出了端墙部分设计参数的建议值及于端部结构设计的计算诺谟图,同时进行室内模型试验,验证了理论分析结果,最后给出了CRCP板厚与配筋设计及端部锚固结构的成套设计方法,为中国制定定相应规范提供了参考依据。     

高速铁路简支箱梁的温差控制

针对高速铁路简支箱梁施工过程因混凝土内外温差过大出现温度裂缝的问题,提出了箱梁预应力孔道通水和内腔通风的温差控制措施.确定了混凝土温度应力场仿真参数的取值,并通过温度场仿真结果与试验结果的对比,验证了参数取值的准确性.对自然养护状态下和温度控制措施下简支箱梁温度应力场进行仿真分析的结果表明：通过温差控制措施,简支箱梁混凝土的最大压应力由支点截面段的2.77 MPa降至跨中截面段的2.21 MPa,最大拉应力由支点截面段的1.255 MPa降至跨中截面段的1.00 MPa,从而有效控制温度裂缝的产生.我国规范规定的15℃的温差限值显得过于严格,可放宽至20℃.     

水工薄壁混凝土结构温控参数的敏感性分析

针对薄壁混凝土结构特点以及施工期易产生裂缝问题,阐述了温度应力是产生这类裂缝的主要原因,认为表面保温厚度、内部水管水温和浇筑温度是影响结构温度场应力场的主要因素.以实际工程为依托,结合混凝土温度场应力场的基本原理和水管冷却的精确算法,运用三维有限单元法对温控参数保温板厚度、水管水温和浇筑温度进行了敏感性分析,得出了不同温控参数的影响程度和特性.     

钢筋混凝土板桥静载试验与分析

通过对某钢筋混凝土板桥进行外观检测以及静载试验,得到该桥的结构和材料参数,同时测得控制截面在各种荷载等级下的挠度和应力,其实测值与理论值的比较,有利于对桥梁使用性能做出评价。     

寒区高铁沥青混凝土基床表层的温度场特性

为了把握基床表层含沥青混凝土层的温度场特性,采用瞬态传热的有限元分析方法,对寒区高铁无砟轨道结构温度场时空分布规律及沥青混凝土层的影响进行了分析. 首先,建立了基于哈尔滨-齐齐哈尔客运专线无砟轨道结构（CRTS）的温度场数值模型;然后,运用现场观测结果对数值模型进行了校核;最后,运用对比分析方式评估了基床表层沥青混凝土层的温度场特性,以及无砟轨道结构特征横截面与特征点位的温度分布的时变规律. 结果表明:东北地区无砟轨道结构温度场具有明显的非均匀性,其横向温度分布呈现双U型分布特征,温度梯度呈现非线性特性,且随着季节变换呈现较复杂的正负梯度交替变化;东北地区无砟轨道结构对路基温度的影响深度约为0.4 m,月影响深度约为2.5 m,年影响深度可达4.0 m;基床表层铺设的薄层沥青混凝土对路基起到了良好的保温作用,会使得基床表层的日平均温度提高1～7 ℃左右,而寒区无砟轨道结构温度场的分布规律不会显著改变.      

温塘河特大桥主拱拱座基础裂缝成因及防止措施

大跨径拱桥拱座基础属于大体积砼结构工程,在浇筑过程中产生大量水化热,使砼体内与表面形成较大温差,产生热应力,从而导致砼体产生深度不等的裂缝.笔者以重庆渝邻高速公路温塘河特大桥拱座基础的施工技术为例,对大体积砼体内的温度应力进行了分析计算,并提出了防裂措施.