水工钢筋混凝土结构温度场及温度应力仿真系统研究

【摘要】：本文在系统总结前人研究成果的基础上，针对平原地区水工结构温度裂缝出现的特点和共性，开展了水工混凝土的温度场和温度应力场仿真系统的研究，包含以下内容： 1、总结水工建筑物施工期开裂的机理和温度应力计算原理及方法，针对面广量大的中小型水工建筑物开裂问题，提出水工建筑物温度应力分析仿真系统的应用框架。 2、剖析了ABAQUS的系统结构，在此基础上开发了基于Python语言的多个操作模块，通过ABAQUS内建的布尔运算功能，实现了复杂模型自动形成、边界条件自动施加、模型表面和节点自动选择等多项自动化功能。这些模块的开发增加了ABAQUS的建模功能。 3、开发ABAQUS的FORTRAN语言接口，解决了混凝土材料生热率随时间变化、弹性模量随时间增长、散热系数随高度变化等系数与ABAQUS的连接问题。 4、开发了环境温度自动生成模块，自动形成施工期内大气温度的变化曲线，可以方便地考虑寒潮影响。 5、定义了包括水泥水化热曲线、弹模增长曲线、地基参数、混凝土比热、导热参数等因素在内的主控数据结构，并设计相应的用户输出界面。 6、目前的ABAQUS／CAE界面尚缺乏生死单元控制功能，本系统通过自动形成底层的INP文件的加载数据模块，解决了建筑物施工期分期浇筑的自动模拟。 7、对本文研究的水工建筑物温度应力仿真系统，结合南京三汊河水闸工程进行了试运行，得到了较为合理的计算结果，证明采用本系统可以较大缩短温控研究周期。