连续太阳辐射影响下混凝土温度仿真计算.doc

1、1连续太阳辐射影响下混凝土温度仿真计算摘要：高温季节浇筑混凝土时，气温和太阳辐射对混凝土浇筑后温度影响大。模拟了某工程非溢流坝段碾压混凝土的浇筑过程，就有无考虑连续太阳辐射影响下、不同持续太阳辐射时间下混凝土表面点与内部点温度过程进行了仿真计算。结果表明：连续太阳辐射对混凝土的影响深度是有限的；由太阳辐射引起混凝土表面最高温度升高值前期增长幅度大后期增长小。 Abstract: high temperature season during the pouring of concrete, temperature and solar radiation effect on the tempera

2、ture of concrete. Simulation of the construction process of an engineering non-overflow dam section of roller compacted concrete, there is no consider the influence of continuous sun radiation, solar radiation under different time points on the surface of concrete and internal temperature process si

3、mulation calculation. The results show that: the influence of solar radiation on concrete depth is limited by the maximum temperature; concrete surface increased value in early growth greatly small late growth by solar radiation. 关键词：太阳辐射混凝土 影响深度 2中图分类号：TQ178文献标识码：A 文章编码 夏季混凝土施工的仓面很大, 混凝土暴露时间长, 受太阳辐

4、射的影响严重。太阳辐射可使碾压混凝土层面气温平均每小时上升 51；浇筑季节的不同，太阳辐射对混凝土的影响差别较大；浇筑层层间歇时间，是太阳辐射对混凝土影响的直接因素；入仓温度的高低，只影响混凝土的最高温度，不影响有无太阳辐射下混凝土的最高温度的差值2。在我国西北部分地区夏季高温不低，太阳辐射强。本文结合具体工程实例计算了不同持续时间下太阳辐射影响表面和内部混凝土的温度变化，对实际施工具有参考意义。 1.工程概况 党恩水电站位于巴楚河上游，坝址海拔在 2700m4090m 之间，其地理位置介于东经 99039943、北纬 29483037之间。因太阳辐射严重，夏季最高温度不低。 1.1 气温资料

5、 根据提供的气温资料，为了便于计算，拟合出气温公式如下，拟合效果图见图 1： 其中气温（） ； 时间，单位（天） 。 图 1 实测月平均气温及拟合效果 31.2 太阳辐射日际变化 党恩电站位于纬度在 2931之间，太阳辐射热月平均值 6 月份最高，12 月份最低，但气温在 7 月份最高，为研究在高温情形下太阳辐射热对混凝土的影响，故选取 7 月份的太阳辐射做典型分析，假定太阳辐射热在 1d 内的是按余弦分布的1,见下式。 (1) 其中 式中：0.65 为混凝土表面的吸收系数3；为一天之内日照延续时间，7 月份取 14h,为晴天太阳辐射热，这里取 1311.2 为系数，这里取 0.68；为云量，

6、取 0.2；表面放热系数取 62.5。 2.计算模型和浇筑计划 2.1 计算模型 坝体混凝土浇筑块，选取立方体块，每 3m 高一仓分 10 个浇筑胚层。坝体单元类型为六面体 8 节点等参单元。为了充分考虑夏季气温日际变化对浇筑块温度场的影响，将计算步长定为 1/8d (3h)。在 ANSYS 中建立的计算网格如图 2 所示。 图 2 计算模型 2.2 材料参数 根据所给资料，计算模型混凝土的基本参数见表 1 表 1 材料的基本参数 4碾压混凝土 C25 绝热温升公式如下： （2） 混凝土弹模公式如下： （3） 基岩弹模取 42.5GPa. 2.3 计算工况 为了研究不同持续时间太阳辐射影响下对

7、混凝土温度的影响，采用以下 4 种方案进行仿真计算。工况 1-4 均是自然浇筑，工况 1 不考虑太阳辐射；工况 2、3、4 分别从 2012-7-12 开始考虑连续 2、4、6 天太阳辐射热的影响，见表 2。 表 2 计算工况表 3.计算结果及分析 为了表述方便，先对计算结果说明如下: 在浇筑块 7.5m 高程，下游面表面取点 A，距表面 0.3m 处取点 B，距表面 0.6m 处取点 C。 图 34 种工况下典型点 A 点温度过程线 图 44 种工况下典型点 B 点温度过程线 5图 54 种工况下典型点 C 点温度过程线 不考虑连续太阳辐射时，A、B、C 三点温度过程线均是先上升后缓慢下降；

8、A 点最高温度 16.2，在开始浇筑 78h 后达到，B 点最高温度20.0，在开始浇筑 93h 后达到；C 点最高温度 23.8，在开始浇筑111h 后达到，达到峰值后均缓慢下降；可以看出有太阳辐射时，新浇混凝土表面昼夜温差可达 6。因此应做好早期混凝土表面保温养护工作。 考虑连续太阳辐射时，A、B、C 三点温度过程线均是波浪式上升，后下降，A 点处于表面受连续太阳辐射影响最大，出现了明显的温度高峰与温度低谷，差值 6左右，高峰位置发生时间差不多是每天太阳辐射结束时，低谷位置发生时间差不多是每天太阳辐射开始时；B 点也出现较明显的温度高峰与温度低谷，温度高峰与低谷之间差值 1左右，表明太阳辐

9、射对 0.3m 深度处混凝土影响较弱；C 点距表面 0.6m，温度过程线中温度高峰与温度低谷均不明显，但仍可见，表明 0.6m 深度处混凝土受太阳辐射影响微弱；太阳辐射对混凝土的影响随深度增加而减弱，即太阳辐射对混凝土的影响深度是有限的。 2d 连续太阳辐射下 A、B、C 三点最高温度分别为 24.2、22.6、23.7；4d 连续太阳辐射下 A、B、C 三点最高温度分别为 25.8、25.0、25.3；6d 连续太阳辐射下 A、B、C 三点最高温度分别为26.0、25.4、25.9。相比较可以看出 2d 太阳辐射下（工况 2）表面最高温度比无太阳辐射时（工况 1）高 8.0；4d 太阳辐射下

10、（工况3）表面最高温度比无太阳辐射时（工况 1）高 9.6；6d 太阳辐射下（工况 3）表面最高温度比无太阳辐射时（工况 1）高 9.8；由太阳辐6射引起的混凝土表面最高温度升高值与太阳辐射持续时间之间并不是线性关系，总体表现为前期增长变化幅度大后期变化小。 4.结论 （1）太阳辐射对施工期混凝土表面影响最大，白天在日照下混凝土表面温升较快，夜晚无日照温度迅速下降。因此在太阳辐射强时段可采取仓面喷雾、遮阳等措施避免太阳辐射热使混凝土表面温度过高，做好早期混凝土表面保温工作，有利于混凝土防裂。 （2）连续太阳辐射对混凝土的影响随深度增加而减弱，其影响深度是有限的。由太阳辐射引起混凝土表面最高温度升高值与太阳辐射持续时间之间并不是线性关系，总体来说，前期增长变化幅度大后期变化小。参考文献： 1朱伯芳. 大体积混凝土温度应力与控制 M . 北京: 中国电力出版社,1999. 2黄达海, 黄伟. 太阳辐射下碾压混凝土仓面温度仿真计算 J . 人民长江, 2007, 38 ( 2) : 22- 25. 3刘文燕, 耿耀明. 混凝土表面太阳辐射吸收率试验研究. 混凝土与水泥制品, 2004,