最新【精品】范文参考文献专业论文基于超高层建筑复杂形状的大体积混凝土底板温度应力分析基于超高层建筑复杂形状的大体积混凝土底板温度应力分析【摘要】随着超高层建筑的建筑规模越来越多，对于大体积混凝土的使用也日益增多。所以，大体积混凝土底板温度应力的研究工作正逐渐受到工程建设人员的重视。本文作者基于多年的实践经验，从引起大体积混凝土温度应力的原因、影响大体积混凝土温度应力的因素、大体积混凝土温度应力分析方法等方面进行浅谈，并基于某市大桥建设工程大体积混凝土温度与应力观测分析实例进行说明，以期在实际工程施工中具有借鉴作用。【关键词】超高层建筑；大体积混凝土；底板温度应力分析中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：前言随着高层建筑的日益崛起，对于大体积混凝土的使用也越来越多。然而在施工过程中，大体积混凝土自身的特性决定了其温度变化幅度很大，进而导致巨大拉应力的产生。巨大的拉应力在大体积混凝土内部很容易产生裂缝，进而会影响结构的耐用性，更甚者会严重损坏建筑的使用性。经研究表明，大体积混凝土温度应力与其运行条件、材料特性、施工过程、气候条件、结构形式等各种因素相关，并且温度应力的变化也是复杂、多变的。工程建设人员有必要对其进行深入研究。本文就超高层建筑复杂形状的大体积混凝土底板温度应力进行浅论。1.引起大体积混凝土温度应力的原因引起大体积混凝土温度应力的原因主要有自生应力和约束应力两种。（1）自生应力自生应力是指对于边界上没有受到任何约束的结构而言，如果结构内部温度呈线性分布，则结构不产生应力作用；若果结构内部温度呈非线性分布，那么由于结构本身的约束作用而产生的应力现象。如：大体积混凝土在冷却过程中，其表面温度会低于结构内部温度，从而导致表面温度受到内部的约束，收缩变形，在表面产生拉应力，在混凝土内部则出现压应力。自生应力产证的特点是其发生位置处于整个结构断面上，拉应力和压应力须保持平衡关系。（2）约束应力当结构的部分或者全部边界受到外界约束时，温度的变化没有引起结构的自由变形，这种现象会引发约束应力。例如，在混凝土浇筑块冷却时，其受到基础底的约束而产生的应力。一般情况下，对于对大体积混凝土而言，其可能会出现两种应力，在计算时应为两种应力的线性叠加，但以约束应力作用为主。2.大体积混凝土温度应力分析方法2.1大体积混凝土温度应力计算大体积混凝土施工期的温度应力，包括外约束即地基约束引起的外约束应力和混凝土内部对外部引起的内约束应力，目前施工单位多使用下式来计算温度应力:其中:――混凝土的温度（包括收缩）应力――混凝土龄期t的弹性模量;――混凝土的线膨胀系数，取;――混凝土的最大综合温度差;――考虑徐变影响的松弛系数;――混凝土的外约束系数:――混凝土的泊松比。对于考虑内约束应力时，计算内约束应力的公式为:式中:――混凝土块体的平均温度;――混凝土的表面温度。但是上述公式是基于大体积混凝土温度分布都是均匀的、散热条件相同、厚度呈二次抛物线分布等假设条件下适用的，所以其计算结果与实际值存在或多或少的差别。所以，仅仅用上述公式对大体积混凝土温度应力进行计算分析，对实际工程中了解温度应力以及时采取相应措施还是远远不够的。2.2大体积混凝土温度应力有限元分析方法2.2.1基本原理有限单元法是目前较为成熟的计算大体积混凝土温度场及应力场的数值方法。其基本原理如下图（图1）所示，可以把混凝土平面划分为多个三角形单元格，全部单元在角点上互相连接，作为结点，再以结点位移作为未知量，多余每个结点建立两个平衡方程，即可得到各结点位移，进而由位移得到各单元应力。当单元格足够小时，其应力便与原结构应力近似接近。这种有限单元法通过无限连续介质分解为多数有限自由度的方法得到几乎等同于真实应力的结果。2.2.2有限单元计算方法把从混凝土浇筑开始到计算其温度应力t时划分为个时间段，根据每个时间段内混凝土的温差求得混凝土的温度应力，将各时段内求得的应力叠加，即可求出t时混凝土的温度应力。初应变可记为；设混凝土由温差作用、收缩变形引起的初应变为，即:式中:―温度变化引起的初应变;―混凝土收缩引起的初应变;[28]混凝土的总应变为受力变形与初应变两部分之和，即:式中:为弹性应变，是由于弹性应力而引起的，应力与弹性应变的关系为:由于因而应力与总应变的关系为:其中，为平面应变问题的弹性系数矩阵:由虚位移而产生的内功为:外力所做的虚功为:其中，。把各单元按连续条件与平衡条件联系起来得到按位移求解的基本方程如下:式中:为结构的整体刚度矩阵，为单元个数;为结点位移向量;为结点上作用的外力引起的结点力;为由初应变引起的等效结点荷载。求出位移