九架棚大橋0號(hào)塊澆筑水化熱溫度場(chǎng)分析★

袁林婷 周太全 華 淵

1 概述

九架棚大橋?yàn)?6 m+120 m+66 m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，采用懸臂掛籃現(xiàn)澆法進(jìn)行施工，主墩處箱梁0號(hào)塊節(jié)段澆筑塊較大，長(zhǎng)度達(dá)到12 m，底部寬度為5 m，底板厚度為1 m，頂板厚度為34 cm，梗腋處厚度為80 cm。

2 溫度場(chǎng)熱傳導(dǎo)控制方程

混凝土溫度場(chǎng)的計(jì)算其實(shí)質(zhì)是熱傳導(dǎo)方程在特定邊界條件和初始條件的求解。熱傳導(dǎo)方程為[1]:

其中，T為溫度;Q為物體內(nèi)部的熱源密度;a為導(dǎo)溫系數(shù);c為比熱;ρ為密度。

由于水化熱作用，在絕熱條件下混凝土的溫度上升速度為:

其中，θ為混凝土的絕熱溫升;W為水泥用量;q為單位重量水泥在單位時(shí)間內(nèi)放出的水化熱。

熱傳導(dǎo)方程可以改寫(xiě)為:

要求得熱傳導(dǎo)方程確定的解，必須知道方程的初始條件和邊界條件。

初始條件為在初始瞬時(shí)物體內(nèi)部的溫度分布規(guī)律，有如下兩種情況:

1)S=0時(shí)，溫度場(chǎng)是坐標(biāo)的已知函數(shù)。

2)S=0時(shí)，初始的溫度分布是常數(shù)。

邊界條件為混凝土表面與周?chē)橘|(zhì)(如空氣或水)之間溫度相互作用的規(guī)律。通常有如下四類邊界條件:

1)第一類邊界條件:混凝土表面溫度T是時(shí)間的已知函數(shù)。

2)第二類邊界條件:混凝土表面的熱流量是時(shí)間的已知函數(shù)。

3)第三類邊界條件:當(dāng)混凝土與空氣接觸時(shí)，經(jīng)過(guò)混凝土表面的熱流量與混凝土表面溫度T和氣溫Ta之差成正比。第三類邊界條件表示了固體與流體(如空氣)接觸時(shí)的傳熱條件。

4)第四類邊界條件:當(dāng)兩種不同的固體接觸時(shí)，如果接觸良好，則在接觸面上溫度和熱流量都是連續(xù)的。……