含有冷管的混凝土承台瞬态温度场及精细化分析模型研究

设置冷却水管是降低大体积混凝土承台水化热的常用方法,计算分析中一般采用等效算法,忽略了冷却水的沿程升温作用,一定程度上夸大了冷却水管的降温效果。为精确分析冷却水管沿程温度变化对承台混凝土水化热的降温作用,提出了一种考虑冷管温度沿程变化的混凝土承台精细化分析模型。利用ANSYS中APDL程序语言,采用Gnielinski公式确定对流系数,建立了参数化模型,实现了矩形承台的自动化建模,分析了不同算法、水流流速、水管长度与水管材料对混凝土瞬态温度场的影响,研究了多因素影响下混凝土温度变化的规律,探讨了水管直径与水管间距的最优组合。研究表明：考虑冷管沿程温度变化后能更精确的模拟承台混凝土温度场分布,合理的流速、管长及管材可以取得更为理想的降温效果;此外,在水管材料用量不变的情况下,管径、管间距越小,混凝土最高温度越低。     

发热电缆铺设结构对桥面融冰化雪的影响

利用ABAQUS建立以发热电缆为电加热介质的桥面温度场数值模型,基于江苏徐州地区温度气候状况,研究了发热电缆融冰化雪工程中发热电缆线功率、布设深度和布设间距对冬季桥面温度场的影响。结果表明:温度梯度较大位置处于发热电缆周围。桥面的温度场分布和桥面升温时间受发热电缆的线功率、布设深度和布设间距影响较大;加快桥面升温速度可以增加发热电缆的线功率、减小布设深度和布设间距,从而提高融冰化雪效率。通过对融雪化雪效率效果、经济性和施工便捷性的综合考虑,建议发热电缆布设的线功率采用28 w/m,布设深度为10 cm,布设间距为10 cm。     

发热电缆布设方式对桥面融冰化雪的影响分析

文章基于江苏徐州地区温度气候状况,利用ABAQUS建立以发热电缆为电加热介质的桥面温度场数值模型,研究了发热电缆融冰化雪工程中发热电缆布设方式对冬季桥面温度场的影响。结果表明:桥面的温度场分布和桥面升温时间受发热电缆的线功率、布设深度和布设间距影响较大;发热电缆周围温度梯度较大,增加发热电缆的线功率、减小布设深度和布设间距,可以加快桥面升温速度,从而提高融冰化雪效率。通过对融冰化雪效率、效果、经济性和施工便捷性的综合考虑,建议发热电缆布设的线功率采用28 W/m,布设深度为10 cm,布设间距为10 cm。     

寒区高强钢丝索体径向温度场及其参数影响规律分析

为系统分析系杆拱桥吊杆径向温度的影响因素,对三跨系杆拱桥吊杆横断面温度场进行实测试验,获得了吊杆在6个月周期内的温度变化数据;基于热传导理论,采用ANSYS有限元软件建立吊杆导热温度场仿真分析模型,以气象参数、吊杆材料热工参数、内部钢丝孔隙率及杆体直径参数为影响因素,针对单一影响因素对温度场的敏感程度进行数值分析。研究结果表明：太阳辐射强度是主要影响因素,辐射强度每降低100 W/m²时吊杆内部钢丝两外侧径向温差减小0.77℃;吊杆内部钢丝孔隙率对吊杆庇荫面内部钢丝温度、径向温差值的影响较大,从5%变为15%,径向温差最大变化量为3.4、1.8℃;索体直径由97 mm变为600 mm时,索体横断面温度不均匀分布明显增大,其径向温差变化量为9.0℃,对结构受力不利;钢丝及外包防腐材料的导热系数及比热容,对吊杆内部钢丝两外侧径向温差的影响均很小,径向温差最大变化量分别为1.3、1.0℃。     

单向冻结过程中桩土相互作用试验研究

采用自行设计的单桩-正冻土模型试验装置,对单向正冻土和桩的相互作用进行了模拟试验。试验研究了相同含水率下,冻结温度分别为-5、-10、-15℃时,正冻土中的桩周土体温度场,桩顶上拔位移和桩基侧摩阻力的变化趋势。试验结果表明:在单向冻结过程中,桩周土体温度呈渐变趋势,且与冻结温度相关;桩顶位移经历3个阶段,即冻结初期无明显位移阶段、迅速增长阶段及逐渐平稳阶段,且冻结温度越低,桩顶上拔位移越大;不同冻结温度的桩周摩阻力沿桩身变化趋势类似,即摩阻力呈现正、负交替分布的状态。     

考虑管冷的大体积混凝土水化热初期温度场研究

结合武汉府河大桥22#承台施工,根据水管冷却等效热传导方程,利用有限元软件Midas/Civil建立了承台三维实体有限元模型,对承台浇筑后的温度场进行模拟,并对混凝土温度进行实际监测,对比分析有限元计算结果和温度监测结果,二者吻合良好,所建立的有限元模型可以较好的模拟大体积混凝土早期水化热温度场变化特征;对承台表面加强保温后,根据有限元计算结果,表面拉应力分布得到改善,可有效降低承台开裂风险;利用有限元模型分析冷管入水温度的影响,证明降低冷管入水温度虽然可有效降低混凝土内部最高温度,并可在较短时间内使承台达到最高温度进而开始降温,但也存在不利影响,实际工程中冷管入水温度最好可以根据承台内部最高温度做出相应调节。     

新疆天山公路道路翻浆温度场的数值模拟分析

温度差异是高原冻土地区公路路基发生翻浆的一个重要因子。通过建立的冻土路基温度场的控制方程,建立计算物理模型和数值模拟计算模型,首先模拟气候因素变化过程,得到不同时期冻土路基温度场分布,温度场随季节的变化反映了路基冻结锋面的迁移,从而分析了关键点的温度差异。提出了将换填部分冻结土与阻断水分迁移路径的抗浆结构相结合的综合防治技术设想,这对进一步研究路基翻浆的治理技术有重要的理论意义.     

地铁双线隧道施工人工冻结水热力数值分析

为了准确分析地铁隧道人工冻结施工过程中的热力学状况,考虑水分迁移和冰水相变耦合影响以及水泥水化热的生成,采用热蠕变本构建立了地铁隧道人工冻结施工的水热力耦合分析模型.对广州地铁某双线隧道施工过程中的热力状况进行了数值模拟,同时应用人工冻土的长期强度对冻结壁安全性进行了评估.分析结果表明:在地铁冻结法施工时,最大主应力沿着冻结管呈环形分布,并且管周围的应力明显偏高;开挖对环形应力场的影响不大,而且与其他施工方法不同,人工冻结法施工引起的地表沉降并不随开挖断面的逐渐扩大而增大,整个施工过程中的最大地表沉量仅为9.1 mm,因而人工冻结法施工能有效地控制地表沉降量.     

温度对混凝土箱梁应力和变形影响的测试与分析

为了研究混凝土箱粱在施工期问的温度场和温度随时问的变化规律.对内蒙古磴口黄河大桥进行了现场测试.分析了混凝土箱梁桥结构的温度效应及温度场对其挠度和应力的影响规律.结果表明:在结构荷载不变的情况下.箱梁的温度应力较易测得;温度对箱梁的应力和挠度均有较大影响,在设计中应予以重视.对如何在混凝土箱梁的施工和设计中考虑温度影响提出了建议.     

软土地基上加筋土挡墙的性能及其影响因素

采用有限元软件Plaxis建立模型,分析建造在软土地基上的加筋土挡墙的变形特征、力学性能、加筋体应力应变分布规律;改变模型参数研究加筋土挡墙的各个组成部分对各项性能的影响,找出影响加筋土挡墙性能的关键因素。分析结果表明,加筋土挡墙性能受加筋长度、加筋间距、加筋体刚度影响较大,工程应用时应合理考虑加筋最佳长度、最佳竖向间距及最佳抗拉强度。     

高原高寒地区H形混凝土桥塔日照温度效应

分析了混凝土结构温度场边界条件计算方法,以青海省海黄大桥H形混凝土桥塔为工程背景,计算了高原高寒地区四季典型气象条件下的桥塔温度场分布,对比了四季的桥塔表面温差和塔壁局部温差,确定了桥塔的最不利温度荷载,建立了桥塔整体有限元模型,分析了四季桥塔的偏位、竖向应力、横向应力和纵向应力等温度效应。分析结果表明:桥塔表面温差与桥塔局部温差均在冬季最大,最大值分别可达11.88℃、20.79℃,在夏季最小,最大值分别可达5.15℃、15.25℃;横桥向和纵桥向桥塔表面温差最大值分别达到9.15℃、11.88℃,远大于《公路斜拉桥设计细则》(JTG/T D65-01—2007)推荐值±5℃;接近正南方向的塔壁局部温差最大,沿壁厚方向的温差分布接近指数形式,冬季和夏季温度衰减系数最大值分别为4.50、5.01,故冬季桥塔壁板局部温度分布较夏季更不均匀;桥塔温度效应同样在冬季最大,1天中最大桥塔偏位超过40mm,白天桥塔偏位变化值超过15mm,不利于施工过程中的桥塔偏位监测;桥塔根部竖向最大拉应力达到2.2MPa,桥塔根部同样产生较大水平向拉应力,纵桥向和横桥向最大拉应力分别为1.82、0.82 MPa,均发生在桥塔内侧,在与其他作用组合时可能会造成桥塔开裂,建议在桥塔塔壁内侧布置一定量的钢筋网片来控制裂缝;在进行高原高寒地区桥塔设计和施工控制时,应充分考虑温度效应带来的不利影响。     

考虑随机裂隙的寒区隧道温度场研究

为进一步探究寒区隧道温度场的分布规律和保温层敷设厚度问题,以金家庄特长螺旋隧道为依托,通过现场实测、理论分析和数值模拟相结合的方法,建立隧道围岩区的随机裂隙模型,研究水分迁移和相变对温度场和保温层设计厚度的影响。研究结果表明：(1)水分迁移和相变作用使得拱顶二维截线A的负温区和衬砌与围岩接触面处的温度增大,并减小围岩的冻结深度和保温层的设计厚度;(2)随机裂隙和渗流作用导致围岩与衬砌结构接触面的温度分布不具对称性,但总体表现为由拱顶至仰拱逐渐增大的趋势;(3)保温层设计厚度与孔隙率之间的关系可用ExpDec1模型表现,解析解的保温层厚度较数值模拟大,但均小于实际工程的设计厚度。研究结果可为寒区隧道的温度场和保温层设计研究提供借鉴参考。     

大体积混凝土水管冷却温度场分析

结合工程实际,利用有限元程序MIDAS对青岛海湾大桥连续梁下部承台的水化热效应和水管冷却效应进行了数值模拟,分析了承台水化热温度场的分布规律.计算结果与实测数据进行了比较,表明该方法的计算精度较高.分析结果表明:在控制水化热温度时,冷却水流速应为临界流速的3～4倍、冷却管间距不宜超过1 5 m.     

高温高速气流逆流喷雾冷却的数值模拟与分析

针对高温高速气流内逆流喷雾的复杂过程,用Euler-Lagrange方法建立了数理计算模型,用CFD方法进行了数值模拟,得到了雾滴运动轨迹、气相速度场、气相温度场等大量信息,分析了水雾喷射夹角、雾滴初始粒径和水流量对气相出口温度的影响．结果表明：小雾滴的运动轨迹聚集在计算区域轴线附近,雾滴直径越大,其运动轨迹距轴线越远;喷入水雾后,气相速度场内产生了速度亏损,气相温度场内产生了温度亏损;水雾喷射夹角、雾滴初始粒径和水流量的变化对气相出口温度分布的影响很大．     

刘家峡大桥重力式锚碇温度场参数化分析

以西北地区最大跨度单跨悬索桥—刘家峡大桥为工程背景,利用ANSYS有限元软件,建立了考虑大地、环境温度场热交换及冷却水管效应的全三维、浇筑养护全过程有限元仿真模型,介绍了混凝土水化热、热对流边界条件等模拟技巧;详细分析了考虑当地气温变化特点及冷却水管效应时按分层厚度1.5m,3.0m浇筑混凝土的结构温度场、应力场的分布规律,实际施工采用1.5m厚度分层浇筑,在理论分析所得关键区域埋设了温度、应力传感器,实测温度场、应力场结果与理论分析数值吻合良好,映证了所建立的水化热分析有限元模型、对流边界条件以及冷却水管效应正确无误,理论分析成果指导施工,实测结果验证了理论分析的正确性,分析方法及有限元建模技巧可为同类工程提供借鉴.     

喀兰古大桥0#段温度场及温度效应分析

为分析高温差地区混凝土箱梁的温度场及温度效应,利用ANSYS通用有限元软件,建立了喀兰古大桥0#段有限元模型,分析了0#段在竖向温度梯度模式下的温度场分布规律及其温度效应。结果表明：箱梁结构内由于温度作用产生了较大的应力和位移,因此在高温差地区,该类结构在设计、施工时应考虑温度作用对结构产生的影响。     

切缝间距对环向切缝管气隙聚能效应的影响

为研究切缝间距对环向切缝管气隙聚能效应的影响,利用ANSYS/LS数值仿真软件建立5种不同切缝间距的聚能爆破模型,并用钢板试验对模拟结果进行验证。研究结果表明：切缝间距是影响环向切缝管气隙聚能射流形成和作用效果的主要参数之一。若环向切缝间距过小,初始裂纹会过于密集,且会消耗气体射流在岩石上的能量;若环向切缝间距过大,环向切缝变宽,则导致能量不集中;当环向切缝间距为4 cm时,数值模拟结果和钢板试验结果均表明该工况的平均刻痕深度最大,爆破效果最好。     

寒区客运专线隧道口边坡温度场特征分析

以哈尔滨地区的利民隧道进口处边坡工程为背景,考虑寒区边坡土体在土体冻结、相变状态、融化这3个过程的温度变化,运用ANSYS APDL有限元软件对处于不同时期的边坡进行三维有限元数值模拟,并与现场实测数据进行对比分析。结果表明：在初始阶段,坡面处温度最高,底部温度最低,且温度由边坡顶部和底部向内部传递;外界气温仅对边坡表层一定深度范围内的土体有影响,且随着深度增加,这种影响逐渐减弱;边坡经历长期冻结后,最大冻深可达1.06 m;在整个冻结期内,冻融过渡带的位置随着气温的降低而沿坡面法向方向逐渐下降。进入融化期后,边坡土体的融化深度不断增大,且上层土体温度变化比较剧烈,其温度梯度更大。     

Ⅴ级围岩隧道锚杆锚固参数优化模型试验研究

为了研究不同钻孔直径、锚杆直径和注浆配合比对Ⅴ级围岩隧道锚杆锚固质量的影响,设计了简易锚杆拉拔试验台架.依托实际工程按照相似理论配置了围岩相似材料,运用能够大幅减少试验次数并且不会降低试验可行度的正交试验法选取不同试验参数组合进行了室内锚杆拉拔模型试验.结果表明:试验所选取的3个因素对锚固质量的影响程度的排列顺序为:钻孔直径→锚杆直径→浆液配合比;锚杆直径为22mm,注浆体厚度为14mm时,锚杆强度足够、注浆体厚度合理,锚固体传力效果好而且不易破坏或滑移,锚固质量最优;注浆配合比为0.4时注浆体与围岩能够很好地胶结,使得锚杆耐久性为最佳.本次试验所设计的简易锚杆拉拔试验台架可以在实际工程中推广,研究的方法及结果可为类似工程研究提供一定的指导和借鉴意义.     

高速铁路桥梁空心薄壁高墩日照温度效应研究

;为探讨高速铁路桥梁空心薄壁高墩日照温度效应,以赣深高铁王村特大桥40.2 m高的圆端形空心薄壁桥墩为研究对象,通过在墩壁截面埋设温度传感器,测量出全天墩壁日照温度场分布,应用midas FEA软件建立空心薄壁高墩温度场模型,并将数值分析结果与实测数据进行对比,在此基础上研究风速、墩壁厚度对空心薄壁高墩日照温度效应的影...