專利名稱：混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法。
背景技術(shù)：
隨著當前國內(nèi)外建筑功能需求和結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的日益復雜化，在建筑結(jié)構(gòu)體系，特別是在擴大地下室和混凝土樓蓋體系中，經(jīng)常出現(xiàn)體型超長且平面布置復雜的混凝土結(jié)構(gòu)，這種混凝土結(jié)構(gòu)對環(huán)境溫差、混凝土收縮、徐變等因素十分敏感，如果分析、設(shè)計或施工構(gòu)造時措施不當，極易引起混凝土結(jié)構(gòu)(如混凝土樓蓋或其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件)受拉開裂，產(chǎn)生較大裂縫，且不易修復，影響建筑的使用功能，使整體結(jié)構(gòu)存在安全隱患。針對考慮環(huán)境溫差，混凝土收縮、徐變等因素的溫差收縮效應，現(xiàn)有計算模型及分析方法存在算法粗略、約束條件有誤、不能反映結(jié)構(gòu)實際生成過程以及計算結(jié)果準確性低等問題，難以準確地揭示混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的發(fā)展規(guī)律，也難以預測及解決施工中存在的問題，無法適應混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法，可獲得混凝土結(jié)構(gòu)施工全過程任一時間點的溫差作用內(nèi)力和變形量，從而在根本上解決混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的求解問題，準確揭示了混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的發(fā)展規(guī)律，為結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工時采取針對性控制措施提供依據(jù)。為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案一種混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法，包括建立欲分析混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型，在所述結(jié)構(gòu)模型上劃分后澆帶，進行子結(jié)構(gòu)設(shè)置；制定施工工期計劃，確定施工過程中每一所述子結(jié)構(gòu)的施工工期，后澆帶合攏階段的施工工期和后期裝飾階段的施工工期；按所述施工工期計劃進行全過程的施工模擬，隨模擬的施工進度，基于所述結(jié)構(gòu)模型逐步模擬所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量。進行子結(jié)構(gòu)施工階段的施工模擬時，所述隨模擬的施工進度，基于所述結(jié)構(gòu)模型逐步模擬所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量，具體包括步驟A、按照所述施工模擬的進度，在所述結(jié)、構(gòu)模型上模擬生成第一子結(jié)構(gòu)，所述第一子結(jié)構(gòu)為按照模擬的施工進度正處于施工工期的子結(jié)構(gòu)；步驟B、對模擬生成的第一子結(jié)構(gòu)施加初始溫差，對所述結(jié)構(gòu)模型中已生成的除所述第一子結(jié)構(gòu)之外的子結(jié)構(gòu)施加溫差增量，采用非線性有限元法計算每一所述子結(jié)構(gòu)因環(huán)境溫差產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量，所述初始溫差為所述施工模擬進行到的當前施工工期內(nèi)的最低溫度減去混凝土澆筑時溫度所得差值，所述溫差增量為當前施工工期內(nèi)的最低溫度減去已完成的前一施工工期內(nèi)的最低溫度所得差值；步驟C、考慮混凝土徐變、收縮效應，對計算出的所述結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量進行修正，獲得考慮時間效應的溫差收縮作用結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量；按照所述施工工期計劃，重復執(zhí)行步驟A、B和C，直到完成所有所述子結(jié)構(gòu)的施工模擬。進行后澆帶合攏階段的施工模擬時，所述隨模擬的施工進度，基于所述結(jié)構(gòu)模型逐步模擬所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量，具體包括
在所述結(jié)構(gòu)模型上進行后澆帶合攏的施工模擬，在所述結(jié)構(gòu)模型上模擬生成后澆帶;對所述后澆帶施加初始溫差，對所述結(jié)構(gòu)模型中已生成的子結(jié)構(gòu)施加所述后澆帶合攏階段的溫差增量，采用非線性有限元法計算所述結(jié)構(gòu)模型因環(huán)境溫差產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量；考慮混凝土徐變、收縮效應，對計算出的所述結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量進行修正，獲得考慮時間效應的溫差收縮作用結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量。進行所述后期裝飾階段的施工模擬時，所述隨模擬的施工進度，基于所述結(jié)構(gòu)模型逐步模擬所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量，具體包括對所述結(jié)構(gòu)模型的整體結(jié)構(gòu)施加所述后期裝飾階段的溫差增量，采用非線性有限元法計算所述結(jié)構(gòu)模型因環(huán)境溫差產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量；考慮混凝土徐變、收縮效應，對計算出的所述結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量進行修正，獲得考慮時間效應的溫差收縮作用結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量。計算因環(huán)境溫差產(chǎn)生的所述結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量或者對計算出的所述結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量進行修正時，采用有限剛度模擬地基或樁基對所述混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)的約束作用，考慮所述基礎(chǔ)在地基土中的實際的平動和轉(zhuǎn)動，以及地基土對所述基礎(chǔ)的有限約束作用。進一步地，所述混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的方法，還包括根據(jù)計算出的所述溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量，找出在溫差收縮效應作用下所述結(jié)構(gòu)模型中應力或變形相對較大的構(gòu)件及所在區(qū)域。進一步地，所述混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的方法，還包括根據(jù)計算出的所述溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量，對所述施工模擬中引入的參數(shù)進行優(yōu)化或者對所述施工工期計劃進行修改后，重新分析所述混凝土結(jié)構(gòu)的溫差收縮效應。本發(fā)明中的混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法，按預先制定的施工工期計劃進行全過程的施工模擬，隨模擬的施工進度，逐步模擬混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合結(jié)構(gòu)生成過程采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量，可獲得混凝土結(jié)構(gòu)施工過程任一時間點的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量，在根本上解決溫差收縮效應的求解問題，為混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工時采取針對性控制提供依據(jù)。本發(fā)明所述方法尤其對復雜超長的混凝土結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計和施工控制具有重要的實用價值和指導意義。


圖I為本發(fā)明實施例中混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法流程圖一；圖2本發(fā)明的實際工程應用案例-2層地下室后澆帶劃分的示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例中子結(jié)構(gòu)施工階段溫差收縮效應的分析方法流程圖；圖4為本發(fā)明實施例中混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法流程圖二。
具體實施例方式本發(fā)明實施例提供一種混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法，可獲得混凝土結(jié)構(gòu)施工全過程任一時間點的溫差作用內(nèi)力和變形量，為結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工時采取針對性控制措施提供依據(jù)。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進行詳細描述。此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例本發(fā)明實施例提供一種混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法，如圖I所示，該方法包括111、建立欲分析混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型，在結(jié)構(gòu)模型上劃分后澆帶，進行子結(jié)構(gòu)設(shè)置；在混凝土結(jié)構(gòu)的施工過程中，由于缺少空調(diào)以及覆土、裝飾等有利條件，常會經(jīng)歷最不利的溫差變化過程，因此在混凝土結(jié)構(gòu)(尤其是超長復雜的混凝土結(jié)構(gòu))的設(shè)計施工中，后澆帶的設(shè)置及后澆、后合攏等措施十分必要。實際施工時后澆帶寬度一般取SOO^lOOOmm左右，后澆帶的設(shè)置位置及間距主要取決于兩方面一是工程所在地的溫差變化幅度，溫差變化幅度較大時可適當減小后澆帶的間距；二是工程的實際結(jié)構(gòu)體型，后澆帶的設(shè)計及劃分要結(jié)合工程的實際結(jié)構(gòu)體型，要注意考慮是否方便施工。完成后澆帶的設(shè)置后，根據(jù)各階段施工進度計劃，將混凝土結(jié)構(gòu)劃分為相對獨立的多個子結(jié)構(gòu)(或稱施工結(jié)構(gòu)組)。子結(jié)構(gòu)只是相對整體結(jié)構(gòu)的一個表述，子結(jié)構(gòu)的具體設(shè)置可結(jié)合具體分析對象的結(jié)構(gòu)構(gòu)成和施工過程進行，一般取分析對象中與施工階段相對應的自然構(gòu)成部分，包括若干單元如梁、板、柱等，例如一層樓蓋結(jié)構(gòu)即可認為是一個子結(jié)構(gòu)。分析混凝土結(jié)構(gòu)的溫差收縮效應時，將一個大型的復雜結(jié)構(gòu)劃分為若干子結(jié)構(gòu)，利用子結(jié)構(gòu)對整體結(jié)構(gòu)進行分析計算，可有效提高計算效率。具體實施時，結(jié)合各階段的施工進度建立該階段新生成的子結(jié)構(gòu)及既有子結(jié)構(gòu)(已生成的子結(jié)構(gòu))各自的剛度矩陣，將一個大型的復雜結(jié)構(gòu)劃分為若干子結(jié)構(gòu)，先分別確定各子結(jié)構(gòu)的剛度矩陣，再將各子結(jié)構(gòu)裝配成整體結(jié)構(gòu)，最后確定整體結(jié)構(gòu)的剛度矩陣?？蛇x地，在混凝土樓蓋體系中，一層樓蓋結(jié)構(gòu)即可認為是一個子結(jié)構(gòu)。在后澆帶合攏前，各子結(jié)構(gòu)在水平方向互不影響，獨立工作，而只在上下層間存在子結(jié)構(gòu)的相互作用。本步驟中對需要進行溫差收縮效應分析的混凝土結(jié)構(gòu)，建立結(jié)構(gòu)模型，在結(jié)構(gòu)模型上設(shè)置后澆帶，并將結(jié)構(gòu)模型劃分為若干個子結(jié)構(gòu)。如圖2所示，為本發(fā)明的一個具體實施例-2層地下室后澆帶劃分的示意圖。112、制定施工工期計劃，確定施工過程中每一子結(jié)構(gòu)的施工工期、后澆帶合攏階段的施工工期和后期裝飾階段的施工工期；按施工順序，施工過程一般被依次劃分為子結(jié)構(gòu)施工階段、后澆帶合攏階段和后期裝飾階段。子結(jié)構(gòu)施工階段逐層形成建筑的主體結(jié)構(gòu)，后澆帶合攏階段澆筑后澆帶形成整體結(jié)構(gòu)，后期裝飾階段進行填土覆蓋、建筑外裝 飾和室內(nèi)裝飾裝修等。所以，施工工期計劃一般包括子結(jié)構(gòu)施工階段每一子結(jié)構(gòu)的施工工期、后澆帶合攏階段的施工工期和后期裝飾階段的施工工期，施工工期計劃可根據(jù)工程項目的實際情況制定，施工工期一般以月為單位，亦可以天為單位，本實施例對此不加限定。例如，本發(fā)明的一個具體實施例共有2層地下室5層塔樓，假設(shè)從3月份開始施工，每兩個月完成一層地下室結(jié)構(gòu)，一個月完成一層塔樓(共5層)，裝飾階段為半年，施工工期的大致計劃如下3、4月施工-2層地下室；5、6月施工-I層地下室，-2層地下室后澆帶合攏；7月施工I層塔樓，-I層地下室后澆帶合攏；8月 11月施工2 5層塔樓；12月 次年5月后期裝飾。113、按施工工期計劃進行全過程的施工模擬，隨模擬的施工進度，基于結(jié)構(gòu)模型逐步模擬混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量。本步驟中，按112中確定的施工工期計劃進行全過程的施工模擬，隨施工進度，在結(jié)構(gòu)模型上逐步生成子結(jié)構(gòu)和后澆帶，導入子結(jié)構(gòu)或后澆帶的結(jié)構(gòu)信息、施工信息等，具體包括子結(jié)構(gòu)中單元的屬性、荷載信息、材料屬性、約束條件及時隨參數(shù)等，結(jié)構(gòu)模型逐步細化為接近實體的實體模型；在進行結(jié)構(gòu)生成過程模擬的同時，并行計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量。本實施例所述混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法，按預先制定的施工工期計劃進行全過程的施工模擬，隨模擬的施工進度，逐步模擬混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合結(jié)構(gòu)生成過程采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量，可獲得混凝土結(jié)構(gòu)施工過程任一時間點的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量，在根本上解決溫差收縮效應的求解問題，為混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工時采取針對性控制提供依據(jù)。本發(fā)明所述方法尤其對復雜超長的混凝土結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計和施工控制具有重要的實用價值和指導意義。具體地，步驟113所示的施工模擬以及溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量的具體計算過程如下所述。如圖3所示，進行子結(jié)構(gòu)施工階段的施工模擬時，步驟113具體包括A、按照施工模擬的進度，在結(jié)構(gòu)模型上模擬生成第一子結(jié)構(gòu)，所述第一子結(jié)構(gòu)為按照模擬的施工進度正處于施工工期的子結(jié)構(gòu)；B、對模擬生成的第一子結(jié)構(gòu)施加初始溫差，對結(jié)構(gòu)模型中已生成的除第一子結(jié)構(gòu)之外的子結(jié)構(gòu)施加溫差增量，采用非線性有限元法計算每一子結(jié)構(gòu)因環(huán)境溫差產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量，初始溫差為施工模擬進行到的當前施工工期內(nèi)的最低溫度減去混凝土澆筑時溫度所得差值，溫差增量為當前施工工期內(nèi)的最低溫度減去已完成施工模擬的前一施工工期內(nèi)的最低溫度所得差值；與建筑的長期使用階段相比，混凝土結(jié)構(gòu)從開始施工至裝飾期內(nèi)溫差變化幅度更大，整體結(jié)構(gòu)溫差收縮效應通常最為不利。從施工開始算起，混凝土結(jié)構(gòu)的溫差取值主要分為升溫溫差(正溫差)及降溫溫差(負溫差)兩種。正溫差作用下混凝土結(jié)構(gòu)的膨脹變形與混凝土材料的收縮變形可部分相抵，而負溫差作用下混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形趨勢則與混凝土材料的收縮變形一致，二者疊加對混凝土縮裂變形及受拉應力水平的控制更加不利。因此，混凝土結(jié)構(gòu)溫差效應分析時主要考慮施工全過程所經(jīng)歷的最不利負溫差工況。 所以，步驟B中的初始溫差和溫差增量也考慮各子結(jié)構(gòu)所經(jīng)歷的最不利負溫差，具體實施中先根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)所在地氣溫的統(tǒng)計材料確定各施工工期內(nèi)的最低溫度，再計算初始溫差和溫差增量。第一子結(jié)構(gòu)施工工期內(nèi)的最低溫度減去第一子結(jié)構(gòu)澆筑時溫度所得差值即為對第一子結(jié)構(gòu)施加的初始溫差，此處所述澆筑時溫度指在第一子結(jié)構(gòu)的施工模擬時導入的混凝土澆筑時的環(huán)境溫度。第一子結(jié)構(gòu)施工工期內(nèi)的最低溫度減去已完成施工模擬的，前一子結(jié)構(gòu)施工工期內(nèi)的最低溫度所得差值，即為對除第一子結(jié)構(gòu)之外的其余子結(jié)構(gòu)施加的溫差增量。C、考慮混凝土徐變、收縮效應，對計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量進行修正，獲得考慮時間效應的溫差收縮作用結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量；按照施工工期計劃，重復執(zhí)行步驟A、B和C，直到完成所有子結(jié)構(gòu)的施工模擬。下面對步驟B和C中采用非線性有限元法計算溫差收縮效應下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量的具體計算過程進行詳細敘述。一個具體的實施例中，結(jié)構(gòu)模型被劃分為i個子結(jié)構(gòu)，按施工順序這些子結(jié)構(gòu)依次命名為子結(jié)構(gòu)1，子結(jié)構(gòu)2，子結(jié)構(gòu)3，...子結(jié)構(gòu)i，施工模擬包括i+Ι個結(jié)構(gòu)施工階段和I個后期裝飾階段，溫差收縮效應分析方法的具體流程如圖4所示。為便于理解，先對施工模擬中第一個生成的子結(jié)構(gòu)(子結(jié)構(gòu)I)進行計算，從時刻h開始到時刻h結(jié)束在初始溫差AT11作用下，子結(jié)構(gòu)I中的單元(可為桿單元或平面單元)
節(jié)點初始應變?yōu)椤Ｗ咏Y(jié)構(gòu)中包括若干構(gòu)件如梁、板、柱等，這些構(gòu)件通稱單元。以空間
桿單元為例，忽略桿件截面橫向溫度變形及剪切變形，桿單元有沿軸向的初應變εο =α,ΔΤ; _____ ( I )式中ATu為子結(jié)構(gòu)i在時段j內(nèi)的溫差，α。為混凝土線膨脹系數(shù)。AT11為子結(jié)構(gòu)I在時段I內(nèi)(時刻h到時刻ti)的溫差，可選地，AT11可代入子結(jié)構(gòu)I的初始溫差值。設(shè)單元應力-應變關(guān)系矩陣[D]，則單元考慮初應變時的實際應變-應力關(guān)系的有限元格式為
{σζ=[ φ…(2)上式中G為單元初始應力向量，{ε 為單元初始應變向量，。為單元初應
變向量。引入單位虛功向量，則單元內(nèi)力虛功的積分表達式為I §r {o)dV = I §Γ [D]{e}l dV-j {ε}Γ [D] {￡ }；； dv ----- (3)(3)式的實際積分形式可根據(jù)單元的外形(桿、殼、實體)有所變化。設(shè)單元應變矩陣為為單元虛位移向量，{5}；o為t(l時刻單元位移向量，則 有砰=[叫可{< }:-…⑷代入(3)式可得J 釬{σ}:，, = !}# [坪網(wǎng)_印。狀—J1 同—— (5)={df ([Kj {5}[-[Lj {ε0})上式中，[K]e=/ [[B]T[D] [B]dV, [L]e= f [[B]T[D]dV。集合整體坐標下整體結(jié)構(gòu)(該階段已生成的所有結(jié)構(gòu))的總的內(nèi)力虛功表達式為Wll； ={可([人 11 ,-[/-]{￡(,},)----- ( 6 )只考慮溫差效應而無外荷載作用時，外荷載所做總的虛功為零，所以可建立子結(jié)構(gòu)I內(nèi)、外力總虛功的平衡方程『％ =0，且計及@1*0，則有[K]{5}to =[L]{e0}tg…--(7)由上式可求解整體結(jié)構(gòu)整體坐標下的位移向量{5} η，進而得到因環(huán)境溫差產(chǎn)生的
結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量，即各單元節(jié)點初始溫差變形，及初始溫差內(nèi)力丨FVs。
1 ,h ( h0然后考慮混凝土徐變、收縮效應(長期效應)，對計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量進行修正，以獲得考慮時間效應的溫差收縮作用結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量。為簡化表達，計算混凝土徐變效應的初始加載齡期及混凝土收縮應變初始計算齡期均取為由初始溫差作用下初始應變ε (tj、初始應力σ Uci),考慮時刻h到時刻h階段內(nèi)混凝土徐變、收縮效應產(chǎn)生的應變增量Λ應力增量Λ ocs(tl)建立關(guān)系表達式如下
權(quán)利要求
1.一種混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法，其特征在于，包括 建立欲分析混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型，在所述結(jié)構(gòu)模型上劃分后澆帶，進行子結(jié)構(gòu)設(shè)置； 制定施工工期計劃，確定施工過程中每一所述子結(jié)構(gòu)的施工工期，后澆帶合攏階段的施工工期和后期裝飾階段的施工工期； 按所述施工工期計劃進行全過程的施工模擬，隨模擬的施工進度，基于所述結(jié)構(gòu)模型逐步模擬所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，進行子結(jié)構(gòu)施工階段的施工模擬時，所述隨模擬的施工進度，基于所述結(jié)構(gòu)模型逐步模擬所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量，具體包括 步驟A、按照所述施工模擬的進度，在所述結(jié)構(gòu)模型上模擬生成第一子結(jié)構(gòu)，所述第一子結(jié)構(gòu)為按照模擬的施工進度正處于施工工期的子結(jié)構(gòu)； 步驟B、對模擬生成的第一子結(jié)構(gòu)施加初始溫差，對所述結(jié)構(gòu)模型中已生成的除所述第一子結(jié)構(gòu)之外的子結(jié)構(gòu)施加溫差增量，采用非線性有限元法計算每一所述子結(jié)構(gòu)因環(huán)境溫差產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量，所述初始溫差為所述施工模擬進行到的當前施工工期內(nèi)的最低溫度減去混凝土澆筑時溫度所得差值，所述溫差增量為當前施工工期內(nèi)的最低溫度減去已完成的前一施工工期內(nèi)的最低溫度所得差值； 步驟C、考慮混凝土徐變、收縮效應，對計算出的所述結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量進行修正，獲得考慮時間效應的溫差收縮作用結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量； 按照所述施工工期計劃，重復執(zhí)行步驟A、B和C，直到完成所有所述子結(jié)構(gòu)的施工模擬。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，進行后澆帶合攏階段的施工模擬時，所述隨模擬的施工進度，基于所述結(jié)構(gòu)模型逐步模擬所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量，具體包括 在所述結(jié)構(gòu)模型上進行后澆帶合攏的施工模擬，在所述結(jié)構(gòu)模型上模擬生成后澆帶； 對所述后澆帶施加初始溫差，對所述結(jié)構(gòu)模型中已生成的子結(jié)構(gòu)施加所述后澆帶合攏階段的溫差增量，采用非線性有限元法計算所述結(jié)構(gòu)模型因環(huán)境溫差產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量； 考慮混凝土徐變、收縮效應，對計算出的所述結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量進行修正，獲得考慮時間效應的溫差收縮作用結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，進行所述后期裝飾階段的施工模擬時，所述隨模擬的施工進度，基于所述結(jié)構(gòu)模型逐步模擬所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合所述混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量，具體包括 對所述結(jié)構(gòu)模型的整體結(jié)構(gòu)施加所述后期裝飾階段的溫差增量，采用非線性有限元法計算所述結(jié)構(gòu)模型因環(huán)境溫差產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量；考慮混凝土徐變、收縮效應，對計算出的所述結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量進行修正，獲得考慮時間效應的溫差收縮作用結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項所述的方法，其特征在于，所述計算因環(huán)境溫差產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量或者對計算出的所述結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量進行修正時，采用有限剛度模擬地基或樁基對所述混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)的約束作用，考慮所述基礎(chǔ)在地基土中的實際的平動和轉(zhuǎn)動，以及地基土對所述基礎(chǔ)的有限約束作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括 根據(jù)計算出的所述溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量，找出在溫差收縮效應作用下所述結(jié)構(gòu)模型中應力或變形相對較大的構(gòu)件及所在區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括 根據(jù)計算出的所述溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)變形量，對所述施工模擬中引入的參數(shù)進行優(yōu)化或者對所述施工工期計劃進行修改后，重新分析所述混凝土結(jié)構(gòu)的溫差收縮效應。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混凝土結(jié)構(gòu)溫差收縮效應的分析方法，涉及結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，可獲得混凝土結(jié)構(gòu)在施工過程以及竣工驗收后使用過程中任一時間點的溫差作用內(nèi)力和變形量，為結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工時采取針對性控制措施提供依據(jù)。本發(fā)明所述方法，包括建立混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型，在結(jié)構(gòu)模型上劃分后澆帶，進行子結(jié)構(gòu)設(shè)置；制定施工工期計劃；按施工工期計劃進行全過程的施工模擬，隨模擬的施工進度，基于結(jié)構(gòu)模型逐步模擬混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程，同時結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)的生成過程采用考慮時間效應的非線性有限元法計算溫差收縮效應累積引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形量。
文檔編號G06F17/50GK102663213SQ201210140238
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者傅學怡, 吳兵, 孫璨 申請人:中建國際(深圳)設(shè)計顧問有限公司