・９６・ 价值工程 ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ 的水化热分析 ——以克地坝陵河特大桥大体积混凝土承台为例 Ｈｙｄｒａｔｉｏｎ Ｈｅａｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ： Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｌａｒｇｅ Ｖｏｌｕｍｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｐｉｌｅ Ｃａｐｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｘｔｒａ Ｌａｒｇｅ Ｂｒｉｄｇｅ ｆ Ｌｉｏｎｇｈｅ ｉｎ Ｋｅｄｉ Ｄａｍ ｆｏｒ Ｅｘａｍｐｌｅ 刘海涛ＬＩＵ Ｈａｉ—ｔａｏ （中铁二十局集团第六工程有限公司，西安７１００３２） （Ｔｈｅ Ｎｏ．６ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ ２０ｔｈ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ，Ｘｉ ａｎ ７ １００３２，Ｃｈｉｎａ） 摘要：在承台施工中，大体积混凝土得到广泛使用。为了解决施工中出现的水化热问题，本文以克地坝陵河特大桥连续梁主墩 ３｝｝承台为例，采用ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ有限元分析软件对该承台的水化热效果进行分析，并根据ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ测得的相关数据，同时提出相 应的政策建议，为同类工程施工提供参考依据，进而实现价值工程管理的目的。 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｖｏｌｕｍｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｌｅ ｃａｐｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｏｆ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔａｋｅｓ ３＃ｐｉｌｅ ｃａｐ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｉｅｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｂｒｉｄｇｅ ｏｆ Ｌｉｎｇｈｅ ｉｎ Ｋｅｄｉ ｄａｍ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ。ａｎｄ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｏｆ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｌｅ ｃａｐ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄａｔａ ｏｆ ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ，ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｐｏｌｉｃｙ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖａｌｕｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． 关键词：ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ；温控施工；冷却管；数值分析；有限元 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ；ｔｅｍｐｅｒａ ｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ；ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｉｐｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａＸｙｓｉｓ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ中图分类号： ． ．ｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏＵ４４５ ５７ 文献标识码：Ａ文章编号：１００６ ４３１１（２０１５）１０—００９６—０６ —Ｏ引言 在混凝土水化热的问题上，业界主要利用ＡＮＳＹＳ建 模对大体积混凝土的温度应力进行仿真分析，快速正确地 读取温度场数据是分析的关键步骤。但是，由于其图形驱 动技术支持的界面可管理性和操作性相对较差，无法完成 复杂模型的建模，因此结构分析效果大大降低了可信度， 影响工作效率，这是该软件的局限性。 ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ是“目前唯一全部中文化的土木专用非 线性及细部分析软件”，并且融入了ＭＩＤＡＳ强大的线性、 非线性分析内核，是一款专门适用于土木领域的高端非线 性分析和细部分析软件，该软件在工程项目结构、正常使 用发挥着重要的作用，尤其大体积混凝土广泛使用的今 天，ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ的重要性更加凸显。在ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ中通 过建立模型，利用模型对混凝土的水化热进行分析，同时 测得相应的温度拉应力，进而对相应龄期的混凝土容许拉 应力进行判断，进一步提高混凝土构造物的质量。 １工程概况 图１承台结构尺寸及立体图 克地坝陵河特大桥位于贵州省关岭县坡贡镇，其中心 里程：Ｄ２Ｋ８４５＋１７３，桥长：５２５．７３８ｍ。孔跨布置为：ｌｘ３２ｍ＋ ２模型建立 由于承台及垫块属于对称结构，故取承台及垫块结构 （８８＋１６８＋８８）ＩＴＩ连续刚构＋４ｘ３２ｍ简支箱梁。 其２＃墩台位于镇水公路深路堑边坡上，３＃墩台位于 丫口ｌ＃滑坡体上，承台为大体积混凝土结构，尺寸为 ３６．４ｍ（横桥向）ｘ１９．０ｍ（顺桥向）ｘ５．０ｍ（厚度），项部设置垫 块，尺寸为２６ｍ（横桥向）ｘｌ２ｍ（顺桥向）ｘｌｍ（厚度），混凝 土设计为Ｃ３５，要求承台及垫块一次性浇筑，浇筑方量为 ３７７Ｏｍ 。 承台结构尺寸及立体图见图１。 作者简介：刘海涛【１９７９一），男，山东威海人，毕业于山东农业大 学，研究方向为土木工程。 的１／４部分进行建模和分析，另外取ｌｍ厚地基模拟结构 进行分析，因地基模拟结构有一定的比热和热传导率，以 便正确模拟显示地基顶部混凝土热量传递过程，桩基对承 台结构的温度影响未计入。 在ＭＩＤＡＳ／ＦＥＡ中建立模型如图２所示（为了体现直 观侧面效果，则尺寸建立以１／４大小为准），单元尺寸大小 选取０．５～ｌｍ，则地基划分为１８６８个单元，承台划分为 ３７０５个单元，垫块划分为６２４个单元，其中各网格尺寸 为：地基（长×宽×厚）：２５ｍｘ１５ｍｘＯ．２ｍ，承台（长×宽×厚）： １８．２ｒｅｘ９．５ｍｘ５ｍ，垫块（长×宽×厚）：１３ｍｘ６ｍｘｌｍ。 坝陵河大体积承台１／４模型见图２。 Ｖａｌｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ・１０１・ 建筑施工中钢结构技术分析 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｔｅｅｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 孔祥伟ＫＯＮＧ Ｘｉａｎｇ—ｗｅｉ （山东莱钢建设有限公司建筑安装分公司，莱芜２７１ １２６） （Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｌａｉｇａｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｉｗｕ ２７ １ １ ２６，Ｃｈｉｎａ） 摘要：随着我国科学技术的快速发展，建筑施工技术水平不断提高，钢结构关乎着建筑工程的施工质量，为此，在建筑施工中，对 钢结构技术要求比较高。本文对建筑施工中，钢结构技术的优点与缺点进行分析，并探讨钢结构技术要点，把握好钢结构技术，从而保 证施工质量。 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ｈａｓ ｕｎｃｅａｓｉｎｇｌｙ ｅｎｈａｎｃｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｕｃｔｕｒｅ ｉｓｒ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ＳＯ，ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｕｃｔｒｕｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｑｕｉｔｅ ｈｉｇｈ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ ｄｅａｌ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｕｃｔｒｕｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ． 关键词：建筑施工；钢结构；技术 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ；ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 中图分类号：ＴＵ７５８．１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４３１１（２０１５）１０－０１０１—０２ Ｏ引言 构技术的把握。 我国建筑施工技术近年来得到了很大的提高，钢结构 １钢结构技术特点分析 技术在建筑施工中已得到广泛利用。在建筑施工中，钢结 在建筑施工中，钢结构技术得到广泛使用，原因在于 构技术属于一种新型技术，钢结构技术得到人们的认可， 钢结构建筑与传统的建筑结构相比，其更具有优势，钢结 主要原因是其具有良好的可塑性，与传统的材料相比，在 构具有以下优点：在施工当中采用钢结构技术所打造出来 建筑施工中更适合，在钢结构施工过程中，要注意对钢结 的钢结构建筑具有很大的优势，这与建筑特点存在紧密的 作者简介：孔祥伟（１９８０一），男，山东泰安人，工程师，研究方向为 联系，钢结构建筑施工，所需要的工期比较短，可以在短时 工业厂房钢结构、钢筋混凝土结构。 间内完成工程施工，施工当中采用的是流水线的施工方 大气温度，直至不采取措施而内表温差、表气温差均可控 制在规范的要求范围。 １ １结束语 高２℃，承台实测表面最高温度３６℃，内外温差１６℃，与软 件计算结果相近，并小于２５℃规范要求。 克地坝陵河特大桥３号墩承台大体积混凝土于２０１３ 年１０月１Ｏ日下午１８时开始浇筑，２０１３年１０月１４日下 午１７时浇筑完成，历时９５ｈ，承台混凝土浇筑完对垫块底 部进行凿毛处理后，２０１３年ｌ０月１６日下午１４时浇筑垫 块混凝土，２０１３年１０月１７日８时浇筑完成，历时１８ｈ。待 承台及垫块混凝土通水养护２ｄ后，拆模观察其表面平整， 无温度裂缝产生。 承台混凝土浇筑第４、５天内部温度达到峰值时测量 冷却管进出水温度数据见表２。 表２ 测温时间 年、①通过以上实例证明，采用Ｍｉｄａｓ／ＦＥＡ软件建立大体 积混凝土水化热的有限元分析模型，其计算结果准确，能 够正确动态模拟混凝土内部水化热和采取降温后内部水 化热的发展状态，并能动态模拟其降温过程。与传统公式 手算方法比较，其分析计算精度高，结果显示详细、直观。 ②采用Ｍｉｄａｓ／ＦＥＡ软件对大体积混凝土的施工实际 采用的冷却管措施进行分析，可以模拟出真实状态，对数 据分析及结果查看更为准确，更能有效地指导施工，为大 体积混凝土降温提供了更有力的帮助。 ③通过以上实例可以看出大体积混凝土温控措施的 重要性，在后续施工中如何保证温控措施得到有效控制是 作为施工人员的主要研究对象。 参考文献： ［１】朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控ＳｆＪ［Ｍ］．北京：中国 电力出版社，１９９９． 月、日 时 （℃） 进水口 １ 大气 ｛日ｒ－ｔｒ 测点温度 ℃） 出水口 ３ ４＃ 进水口与出水 口温度差值 （℃） ２０ｌ３．１０．１４ １７ ２２ ２０１３．１０．１４ ２２ １９ ２１．８ ２３．８ ２４．９ ２３．６ ２２．１ ２．０／３．１／１．８／０．３ １９．１ ２３．５ ２６．３ ２５．４ ２０．６ ４．４／７．２／６．３／１．５ ２０１３．１Ｏ．１５ ８ ２Ｏ ２Ｏ１３．１Ｏ．１５ １４ ２１ ２１．６ ２４．１ ２６．８ ２６．９ ２３．６ ２．５／５．２／５．３／２．０ ２１．９ ２５．８ ２５．７ ２４．５ ２６．１ ３．９／３．８，２．６１４．２ 通过以上数据分析，混凝土在浇筑后在１—３ｄ温度处 ［２】张春阁，丁岩．基于Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ的大体积混凝土温度应力 于上升阶段，混凝土芯部的最高温度多数发生在浇筑后的 计算及其防裂技术措施ｆＪ１－中国港湾建设，２０１２（４）：１７—１９． ３～５ｄ内，５ｄ以后混凝土温度处于下降阶段。因此，在混凝 【３】李长瑞，杜嘉林．Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ在大体积混凝土承台水化热 Ｊｌ＿山东交通科技，２０１１（１）：５８—６１． 土浇筑过程中，应进行温度测量及冷却管通水降温，在混 控制中的应用『『４Ｊ杨培诚，李志咸．基于ＭＩＤＡＳＣＩＶＩＬ的Ｃ４０大体积混凝土 凝土浇筑后１～５ｄ内应密切观测混凝土温度的变化，每２ｈ Ｊ】．公路工程，２０１２（１）：１３６—１３８． 采集数据一次，５ｄ以后每６—８ｈ采集数据一次，同时量测 施工期仿真分析［