水化热

水化热分析软件模块支持模拟多种水泥类型的混凝土水化热效应,并可计入粉煤灰与粒化高炉矿渣掺合料的影响。当与非线性、动力及热分析模块结合使用时,可在热-力耦合分析中计算混凝土水化热,其温度场与水化程度数据将由结构分析模块调用,用于确定随时间与龄期变化的多重效应。

概要

LUSAS以其先进的分析能力而久负盛名,其混凝土开裂与压碎材料模型是在与该领域顶尖研究人员长期合作下开发而成。采用时变徐变与收缩混凝土材料模型,可更精准评估既有混凝土结构性能,并对快速浇筑或邻近既有材料混凝土行为作出更可靠预测。

针对早龄期混凝土,湿热耦合分析能够基于混凝土配合比、几何形状、暴露面、保温层及环境条件等因素,考虑随时间变化的放热反应可用水量,从而确定混凝土体内的水化热分布。这避免了使用"典型"放热曲线,但仍可调用此类曲线进行对比验证。

当湿热分析与结构力学分析耦合时,可充分发挥LUSAS在开裂、压碎、徐变与收缩方面的分析能力。该功能支持依据(并超越)国际规范标准,确定随时间与龄期变化的变形、应力、裂缝宽度等关键参数。

详细信息

水化热分析软件模块支持对混凝土养护过程的热-力耦合行为进行二维/三维建模,并可考虑模板及其他可能起保温作用的材料。分析产生的温度应变可用于计算裂缝宽度与分布形态。该分析适用于素混凝土或钢筋混凝土结构,且能对混凝土截面内的钢筋进行精细化几何建模。用户可完全控制分析起始时的环境温度与浇筑温度,并考虑温度波动影响。在二维分析中可在离散位置设置人工冷却/加热装置,三维分析中则可沿管线布置。LUSAS的分析结果已通过学术研究及第三方水化热程序的对比验证。

软件选项 - Plus版本

如右图所示简化示例中,采用8x8x8网格的HF8/HX8单元对混凝土立方体进行建模,并模拟其养护过程。通过逐小时时间步长结果可获取水化热导致的温度分布。

从半模分析结果可见,最大温差出现在第34小时。

随后基于该时段混凝土力学性能,采用开裂模型进行结构分析,当差异膨胀足以产生导致材料破坏的主应力时,即可观察到裂缝生成。

35h时裂缝平面

35h时最大主应力

混凝土砌块中部温度变化动画

针对大坝的阶段性施工,可研究模板与环境条件对养护中混凝土的影响,并获取每个施工阶段各时间步的温度场与应力场数据。

可获得反映混凝土温度随时间变化、收缩与热应变、水分分布等参数的结果图表:

并可可视化呈现各施工阶段内部与外部在每个时间步长计算的裂缝宽度:

大坝的湿热分析

阶段施工模型

某阶段中为模架建模

温度

应力