混凝土结构温度裂缝分析与计算机仿真模拟
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摘要
随着混凝土材料在建筑中的广泛应用，也给建筑结构带来了许多新的问题，温度裂缝便是其中之一。
本文从混凝土结构的物理性能和热传导的基本概念出发，讨论了混凝土结构产生温度应力的原因，应用有限元理论，建立混凝土结构温度应力的计算模型，提出了混凝土结构开裂的判剧，并用VC和Fortran语言，编制了混凝土温度裂缝仿真程序，分析了混凝土梁在考虑温差荷载作用下的应力情况。
本文还应用Ansys软件对混凝土梁的裂缝进行了仿真模拟，对Ansys软件应用到混凝土结构裂缝分析做出了有益的探讨。
最后，本文根据计算的结果，提出了减少混凝土结构温度应力，控制混凝土结构温度裂缝的措施，并给出了本课题需要深入研究的几个方向。
With the use of concrete, many new problems in concrete structures are gotten up. The temperature crack is one of these new problems.
On the basis of the primary concepts of thermal conduction and thermal physical property of concrete material, the causes resulting in temperature stress of the concrete structures are analyzed, a compute model for the temperature stress of concrete structures is set up by using the finite element theory, the principles to check of the structure are also given up. Employing VC computer code and Fortran computer code, a programmer on simulating concrete temperature crack is compiled, then a concrete beam with the temperature load is analyzed.
ANSYS software is applied to simulate the crack of concrete beam in this paper, some helpful approach on applying ANSYS software in simulating the crack of concrete structures are given.
Finally, a conclusion and summary is made in the thesis and some effective measures to reduce the temperature stress and control temperature crack are proposed. And also some suggestions on the research are proposed.
本文从混凝土结构的物理性能和热传导的基本概念出发，讨论了混凝土结构产生温度应力的原因，应用有限元理论，建立混凝土结构温度应力的计算模型，提出了混凝土结构开裂的判剧，并用VC和Fortran语言，编制了混凝土温度裂缝仿真程序，分析了混凝土梁在考虑温差荷载作用下的应力情况。
本文还应用Ansys软件对混凝土梁的裂缝进行了仿真模拟，对Ansys软件应用到混凝土结构裂缝分析做出了有益的探讨。
最后，本文根据计算的结果，提出了减少混凝土结构温度应力，控制混凝土结构温度裂缝的措施，并给出了本课题需要深入研究的几个方向。
With the use of concrete, many new problems in concrete structures are gotten up. The temperature crack is one of these new problems.
On the basis of the primary concepts of thermal conduction and thermal physical property of concrete material, the causes resulting in temperature stress of the concrete structures are analyzed, a compute model for the temperature stress of concrete structures is set up by using the finite element theory, the principles to check of the structure are also given up. Employing VC computer code and Fortran computer code, a programmer on simulating concrete temperature crack is compiled, then a concrete beam with the temperature load is analyzed.
ANSYS software is applied to simulate the crack of concrete beam in this paper, some helpful approach on applying ANSYS software in simulating the crack of concrete structures are given.
Finally, a conclusion and summary is made in the thesis and some effective measures to reduce the temperature stress and control temperature crack are proposed. And also some suggestions on the research are proposed.
引文
[1] 王铁梦，工程结构裂缝控制，中国建筑工业出版社，1997
[2] 天津大学等，混凝土结构，中国建筑工业出版社，1998
[3] 于庆荣等，混凝土结构，中国建筑工业出版社，1994
[4] 过镇海，钢筋混凝土原理，清华大学出版社，1999
[5] 刘兴法，混凝土结构的温度应力分析，人民交通出版社，1991
[6] Frank J. Vecchio, James A. Sato: Thermal Gradient Effects in Reinforced Concrete Frame Structure, ACI Structural Journal ,May-June 1990.
[7] Rupert Springgenschmid, Rolf Breitenbucher: Beurterilung der Reibneigung anhand derribtemperatur von jungem Beton bei Zwang, beton-und stahlbetonbau, june, 1990
[8] Enrique Miraambell, Antonoi Agudo: Temperature and stress Distributions in Concrete Box Girder Bridges, Journal of Structural Engineering, Sep. 1990
[9] 朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 中国电力出版社，1998
[10] 龚召熊，水工混凝土的温控与防裂，中国水利水电出版社，1999
[11] 李鸿猷，高层建筑结构日照影响的探讨，建筑结构学报，Vol．9，No．2，1989
[12] 翁依春，郑州金博大城超高层建筑温度应力的计算，建筑结构，No．9，1995
[13] 傅学怡，双筒高层建筑水平温差收缩应力计算，Vol．16，No．6，1995
[14] 艾兵等，房屋结构在日照作用下温度常的数值计算，建筑结构，No．2，1995
[15] 雷预枢等，钢筋混凝土框架结构物盖温度效应的量测与研究，建筑结构学报，Vol．19，No．6，1998
[16] Mats Emborg, Stig Bernander: Assessment of Thermal Cracking in Harding Concrete, Journal Engineering, Oct, 1994
[17] 谢先绅，大体积混凝土结构三维温度场、应力场有限元仿真计算及裂缝成因机理分析，河海大学，2001
[18] 马杰，《大体积混凝土温度和温度应力计算边界单元法》，清华大学，硕士学位论文，1993
[19]陈德威，大体积混凝土结构的不稳定温度场和温度应力，福州大学，硕士学位论文，1995
[20]张旭升，混凝土底板与墩墙类结构温度裂缝的有限元研究，河海大学，硕士学位论文，1993
[21]崔亚强，大体积混凝土温度场裂缝控制理论研究与软件系统，天津大学，硕士学位论文，1995
[22]中华人民共和国标准，混凝土结构设计规范(CBJ9—91)
[23]徐芝纶，弹性力学，高等教育出版社，1999
[24]徐秉业等，应用弹塑性力学，清华大学出版社，1995
[25]钱任章，传热分析与计算，北京：高等教育出版社，1987
[26]俞昌铭，热传导及其数值分析，北京：清华大学出版社，1982
[27]George E. Forsythe, Wolfgang R. Wasow, FINITE-DIFFERENCE METHODS FOR PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS, John Wiley&Sons, inc., 1979
[28]刘北辰，工程计算力学——理论与应用，机械工业出版社，1994
[29]王勖成等，有限单元法基础原理和数值方法(第二版)，清华大学出版社，1996
[30]CHEN SALEED, CONSTITUTVE EQUATIONSTOR ENGINEERING MATERIALS (Elasticity and Modeling), 1981
[31]卢纲，Visual C++6.0程序设计，清华大学出版社，1999
[32]徐士良，Fortran常用算法程序集(第二版)，清华大学出版社，1995
[33]桂良进等，Fortran Powerstation 4.0使用与编程，北京航空航天大学出版社，1998
[34]吴涵仁等，FORTRAN77程序设计使用教程，西北工业大学出版社，1995
[35]ADINA Theory and Modeling Guide Volume Ⅱ: ADINA—T, 2000
[36]PK用户手册，中国建筑科学院PKPM CAD工程部，2000
[37]PK技术条件，中国建筑科学院PKPM CAD工程部，2000
[38]中华人民共和国标准，建筑结构荷载规范(GBJ9—87)
[39]ANSYS, Inc. Theory Release 5.7
[40]王国强，实用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践，西北工业大学出版社，1999
[41]陈精一等，电脑辅助工程分析ANSYS使用指南，中国铁道出版社，2001
[42]ANSYS非线形分析指南，西安，陕西师范大学出版社，1999
[43]ANSYS单元手册
[44]美国ANSYS公司北京办事处．ANSYS建模与分网指南，1998
[2] 天津大学等，混凝土结构，中国建筑工业出版社，1998
[3] 于庆荣等，混凝土结构，中国建筑工业出版社，1994
[4] 过镇海，钢筋混凝土原理，清华大学出版社，1999
[5] 刘兴法，混凝土结构的温度应力分析，人民交通出版社，1991
[6] Frank J. Vecchio, James A. Sato: Thermal Gradient Effects in Reinforced Concrete Frame Structure, ACI Structural Journal ,May-June 1990.
[7] Rupert Springgenschmid, Rolf Breitenbucher: Beurterilung der Reibneigung anhand derribtemperatur von jungem Beton bei Zwang, beton-und stahlbetonbau, june, 1990
[8] Enrique Miraambell, Antonoi Agudo: Temperature and stress Distributions in Concrete Box Girder Bridges, Journal of Structural Engineering, Sep. 1990
[9] 朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 中国电力出版社，1998
[10] 龚召熊，水工混凝土的温控与防裂，中国水利水电出版社，1999
[11] 李鸿猷，高层建筑结构日照影响的探讨，建筑结构学报，Vol．9，No．2，1989
[12] 翁依春，郑州金博大城超高层建筑温度应力的计算，建筑结构，No．9，1995
[13] 傅学怡，双筒高层建筑水平温差收缩应力计算，Vol．16，No．6，1995
[14] 艾兵等，房屋结构在日照作用下温度常的数值计算，建筑结构，No．2，1995
[15] 雷预枢等，钢筋混凝土框架结构物盖温度效应的量测与研究，建筑结构学报，Vol．19，No．6，1998
[16] Mats Emborg, Stig Bernander: Assessment of Thermal Cracking in Harding Concrete, Journal Engineering, Oct, 1994
[17] 谢先绅，大体积混凝土结构三维温度场、应力场有限元仿真计算及裂缝成因机理分析，河海大学，2001
[18] 马杰，《大体积混凝土温度和温度应力计算边界单元法》，清华大学，硕士学位论文，1993
[19]陈德威，大体积混凝土结构的不稳定温度场和温度应力，福州大学，硕士学位论文，1995
[20]张旭升，混凝土底板与墩墙类结构温度裂缝的有限元研究，河海大学，硕士学位论文，1993
[21]崔亚强，大体积混凝土温度场裂缝控制理论研究与软件系统，天津大学，硕士学位论文，1995
[22]中华人民共和国标准，混凝土结构设计规范(CBJ9—91)
[23]徐芝纶，弹性力学，高等教育出版社，1999
[24]徐秉业等，应用弹塑性力学，清华大学出版社，1995
[25]钱任章，传热分析与计算，北京：高等教育出版社，1987
[26]俞昌铭，热传导及其数值分析，北京：清华大学出版社，1982
[27]George E. Forsythe, Wolfgang R. Wasow, FINITE-DIFFERENCE METHODS FOR PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS, John Wiley&Sons, inc., 1979
[28]刘北辰，工程计算力学——理论与应用，机械工业出版社，1994
[29]王勖成等，有限单元法基础原理和数值方法(第二版)，清华大学出版社，1996
[30]CHEN SALEED, CONSTITUTVE EQUATIONSTOR ENGINEERING MATERIALS (Elasticity and Modeling), 1981
[31]卢纲，Visual C++6.0程序设计，清华大学出版社，1999
[32]徐士良，Fortran常用算法程序集(第二版)，清华大学出版社，1995
[33]桂良进等，Fortran Powerstation 4.0使用与编程，北京航空航天大学出版社，1998
[34]吴涵仁等，FORTRAN77程序设计使用教程，西北工业大学出版社，1995
[35]ADINA Theory and Modeling Guide Volume Ⅱ: ADINA—T, 2000
[36]PK用户手册，中国建筑科学院PKPM CAD工程部，2000
[37]PK技术条件，中国建筑科学院PKPM CAD工程部，2000
[38]中华人民共和国标准，建筑结构荷载规范(GBJ9—87)
[39]ANSYS, Inc. Theory Release 5.7
[40]王国强，实用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践，西北工业大学出版社，1999
[41]陈精一等，电脑辅助工程分析ANSYS使用指南，中国铁道出版社，2001
[42]ANSYS非线形分析指南，西安，陕西师范大学出版社，1999
[43]ANSYS单元手册
[44]美国ANSYS公司北京办事处．ANSYS建模与分网指南，1998