工程建设与管理
中国高新技术企业
大体积混凝土温度场的计算
文／侯烨鸣杨慧
【摘要】
本文通过论述大体积混凝土温度裂缝产生的原因，提出了计算大体积混凝土温度场的必要性，并
给出了二维温度场的有限元计算方法，为控制大体积混凝土温度裂缝的产生所采取的措施，提供了有效的依据，可以很好地控制大体积混凝土温度裂缝的产生。【关键词】大体积混凝土温度裂缝二维温度场
1.引言
随着我国经济的发展，工民用建筑中的大体积混凝土温度裂缝问题日益突出。大体积混凝土在施工阶段，由于某些因素导致混凝土的内部温度显著升高。因此对其必须进行温度控制。
二维温度场的计算二维热传导方程为：
%
初始条件在t=0上，边值条件可以是狄利克雷条件，也可以是外法向单位导数之类的条件。此时已经是三个变量的问题（x,y,和t），通常习惯用有限差分代替时间导数，在空间上应用有限元法。这样上式二维热传导方程可以写成：
2.大体积混凝土温度场
考虑均匀的、各向同性的固体，从其中取出一无限小的六面体
dxdydz（如下图所示），在单位时间内从左界面dydz流入的热量为qxdydz，经右界面流出的热量为qx+dxdydz，流入的净热量为：
（qx－qx+dx）dydz
%%
这里用到的是显示的向前差分法。
对空间区域应用有限元法。将区域划分成许多小元素，建立元素方程，组建全局方程，处理编值条件，然后求解。但我们还要考虑时间变量，可以先固定时间，设式(3-3-13)在τ=τm时刻成立。因为当
τ=τm时，T的值为已知，即初值为已知。当τ=τ0+△τ时，很小以确保稳定，便可以求得τ时刻的T值。
这里我们用加廖尔金方法求解元素方程。加廖尔金方法的过程，对余量和每一个“定形函数”加权积分，并令其为零。（积分是在每个
图3.1热传导示意图
元素上的积分）如果仍采用线性元，那么将有三个定形函数：Nr，Ns，和Nt，如前所述，三个结点为逆时针排列。
余量=
在固体的热传导中，热量q（单位时间内通过单位面积的热量）与温度梯度
/成正比，但热流方向与温度梯度方向相反，即：
%
%
沿X方向流入微分体的净热量为
%
设F=
仍采用线性元，在每个元素上，用V来近似T：
式中：λ为导热系数，KJ/(m·h·℃)；T为温度，℃。
%%%%%)
同理，沿Y、Z方向流入微分体的净热量分别为
则加廖尔金积分为：
%%%
如果用分布积分法，
%%j=r,s,t
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
则六面体吸收的总热量为Q1=Qx+Qy+Qz则固体中热传导方程：
%%%
C中的每个元素代表结点的温度，%%%%%是对时间的导数。
%
i,j=r,s,t
%%
%
%%%%，则温度场是两维的（平面问
%
在，其中单位外法向导数TN为已知。
以上三式的全部积分均可算出。用有限差分来近似
。如果采用向前差分，使得到显式公式：
式中：α=λ/c.ρ，为导温系数[m/h]；
2
C为比热容[KJ/(kg.℃)]；ρ为混凝土的密度[kg/m]；θ为混凝土绝热温升[℃]。若温度沿z方向是常数，题），热传导方程简化为：
3
%%%%%i,j=r,s,t
i=r,s,t
以上三式M中计算bj中的线积分只在贴近边界的元素上才存
3.大体积混凝土二维温度场的计算
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积混凝土温度裂缝，提供有效的措施。使得可以有效的避免大体积
%%%
其中右端的Cij代表结点在τ=τm时的温度，Cm+1j代表结点在τ=
混凝土温度裂缝的产生。参考文献
τm+1时的温度。
把式(3-3-21)的两边同时乘以△τC-1便会得到我们比较熟悉的形式：
[1]王铁梦，工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997
[2]朱伯芳，大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国电力出版社，1993
[3]刘兴法，混凝土结构的温度应力分析[M].北京：人民交通出版社，1991
%
理论上，已经可以用有限元法解决了热传导问题。构造出所有的元素方程，再组建全局方程组，最后处理边值条件。于是便得到一个关于未知结点值的方程组。这些未知结点值可由初始值逐步求出。在显式算式中，每一步时间迭代都是由一个矩阵乘以当前步结点温度值得到下一步的结点温度值。
[4]胡硕，大体积混凝土温度裂缝控制[J].西安建筑科技大学硕士论文，2004
[5]张宝忠，大体积混凝土温度裂缝的控制[J].工业建筑学报，2007[6]朱伯芳，宋敬廷，混凝土温度场及温度徐变应力的有限单元分析.[M].水利电力出版社，1977
(作者单位系辽宁工程技术大学土木建筑工程学院)
4.结论
综上所述，通过采用有限元方法计算大体积混凝土的二维温度场，使其充分考虑温度场的因素，能更准确的、更有效的为控制大体
尽量远离水源保护区，减少对水源的污染；保护野生动物栖息地及国家保护植物，塔河流域属生态脆弱地区，应注意保护地表植被，严禁乱砍乱伐。拟建公路在跨越塔河流域生态渠时采用桥梁涵洞的形式通过。
城市过境段应该与城市规划相配合，避开人口密集区，避开环境敏感区；与地区经济发展格局相协调，避开或减少对重要基础设施的干扰和影响。
公路沿线病害的治理应与生态环境治理相结合，公路防护工程应与生态防护相结合。
△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△上接174页)((3)运营期间的环保措施
公路运营期间，汽车废气排放及其噪声会对沿线环境造成污染，应视交通量、人口密度、污染程度以及环境条件，分别采取绿化种植林带、搬迁个别住户，直至采取适当的隔音措施。
公路管养单位应增强生态保护和水土保持意识，做好公路用地范围内的水土保持工作。对公路用地范围内生态环境脆弱、地质灾害易发路段，应采取生物、工程等综合措施，做好防护工作。
公路运营后，对沿途生活服务设施应进行严格管理，妥善处理生活和洗车废水及生活垃圾，以减少对附近环境的影响。
公路运营后，公路及管理部门应根据《公路法》，在居民和农田区公路两侧用地范围内禁止商贩私建商铺、摊点等和占道经营，影响交通运输。
对有毒的危险物品，应制定严格的运输措施和管理措施，以防止危险品的意外泄露对公路造成破坏，对环境造成污染。
(2)施工阶段的环保措施
施工过程中的水土保持工作宜采取分区、分期的防治模式。尽量减少对施工影响区的植被，天然地表和农田水利的破坏，集中或分散取土应作好清理、平整工作，疏通排水渠道，防止水土流失。
在施工过程中会产生较大的扬尘，在环保敏感区作业时，必须采取有效措施，尽可能减少粉尘对沿线居民、植被的影响。路用粉状材料，运输、堆放应有遮盖，及时与粘土混合或保持一定含水量，防止飞扬污染大气、农田及草场。
施工中大量建筑材料的调运及人员流动，会增加施工区域原有道路的拥挤度，应切实加强交通调度管理。
沥青、混凝土拌和场，堆料场及混凝土预制场等施工场所不宜布置于人口集中的居民区；沥青混合料及混凝土搅拌站的排水，混凝土的养护用水含有害物质的施工废水不得随便排放。
项目竣工后，对临时施工场地的废渣及一切废弃物资、设备和器材应妥善清理平整。应进行经常性的种草、植树等绿化工作，从而减少公路营运期间的废气、噪音，防治公路病害，美化路容，达到保护环境、美化环境的目的。
5.开拓眼界、大胆创新、积极学习兄弟单位先进的环保经验在川九路的建设过程中，四川省交通厅的同志本着“安全、舒适、环保、示范”的八字方针，提出了“保护是核心，创新是灵魂”的改建原则。事实证明，川九路的建设是成功的，四川省交通厅的环保理念是值得借鉴和学习的。
6.一些建议和想法
西部公路建设中，应该实事求是、因地制宜的采取环保措施。无论改建还是新建项目，在设计时应该很好的与周围地形地貌相结合，最大限度减少人为的破坏；在人为破坏路段，应该尽最大的可能采取绿化措施保护环境；平原区不宜采取高填路基，在人口密集区可人为的增加一些景观。
以上是本人对我区生态公路建设的一点想法和建议。
(上接177页)
△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△网络技术可以通过信息共享、工作流等方式实现远程用户的协
度计划需要调整时，调整的重点应放在对近期内即将发生的活动加强控制；或者对工期估计最长或预算估计最大的活动进行调整。
同工作。它不仅可以便于项目层的管理人员之间共享信息，也可以便于企业层和项目层之间的协同工作。例如，当项目层管理人员通过网络向企业层管理人员报告信息时，企业层管理人员只要在线，就可以及时进行信息的接收和回复。特别是因特网使网络的连接日益方便经济，网络技术可以应用于项目管理之中。
(作者单位系维吾尔自治区交通建设管理局)
7、企业信息网络硬件平台的建设
一般要从技术和经济两方面来考虑。建立起先进、安全、可靠、稳固、开放的网络应用平台。
8、企业信息化的组织管理
企业信息网络硬件平台建设完成后，企业信息化的过程只能算完成了一小半。当硬件基础设施完成后，保证企业信息化正常运转的重中之重是应用系统软件开发和和企业各类信息资源的收集、组织、处理等信息管理工作。
三、信息技术的综合利用
信息技术的综合利用为信息化管理系统开发提供了技术上的保证。以下将简述施工项目信息化管理系统将用到的关键技术。
2、工作流管理技术
工作流管理技术支持用户根据实际情况对工作流进行定义和管理。由于施工项目管理中存在着很多较为固定的工作流程，在系统中采用工作流管理技术，可以加强管理，提高工作效率。
3、工程数据库技术
工程数据库包含了几何的、物理的、技术的（或工艺的）以及其他技术实体的特性和它们之间的关系。由于施工项目管理涉及大量的文档、图形等数据，因此有必要采用工程数据库系统。
1、网络技术(作者单位系北京交通大学)
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