钢筋混凝土板温度场的非线性有限元分析

Nonlinear FiniteElementAnalysisfortheTemperatureField ofReinforcedConcreteSlabs

作者：袁广林(中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室深部岩土力学与地下工程国家重点实验室)；李志奇(中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室深部岩土力学与地下工程国家重点实验室)；王勇(中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室深部岩土力学与地下工程国家重点实验室)；董毓利(华侨大学土木工程学院)

Author：YuanGuanglin(JiangsuKeyLab.ofEnvironmentalImpactandStructuralSafetyinEng.,StateKeyLab.forGeomechanicsandDeepUndergroundEng.,ChinaUniv.ofMiningandTechnol.)；LiZhiqi(JiangsuKeyLab.ofEnvironmentalImpactandStructuralSafetyinEng.,StateKeyLab.forGeomechanicsandDeepUndergroundEng.,ChinaUniv.ofMiningandTechnol.)；WangYong(JiangsuKeyLab.ofEnvironmentalImpactandStructuralSafetyinEng.,StateKeyLab.forGeomechanicsandDeepUndergroundEng.,ChinaUniv.ofMiningandTechnol.)；DongYuli(SchoolofCivilEng.,HuaqiaoUniv.)

收稿日期：2014-06-25 年卷（期）页码：2015,47(3):44-52

期刊名称：工程科学与技术

Journal Name：Advanced Engineering Sciences

关键字：钢筋混凝土；板；有限元；温度场；湿阻

Key words：reinforcedconcrete;slab;finiteelement;temperaturefiled;moistureclog

基金项目：国家青年自然科学基金资助项目（51408594）；中国博士后科学基金资助项目（2014M560461）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（2014QNA78）；教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20120095110027)；国家自然科学基金资助项目（51178143）；江苏高校优势学科建设工程资助项目

中文摘要

为能够有效地确定钢筋混凝土板的温度场，基于经典温度场理论，提出水分修正系数以考虑其湿阻作用，编制了混凝土板温度场的非线性有限元程序；利用程序分析水分修正系数对板温度场的影响，对比表明水分修正系数取值2.0时，计算结果与试验结果吻合良好。在工程常用范围内，分析了导热系数、蒸发温度值、混凝土初始密度、对流系数和辐射系数等参数对板温度场的影响规律。结果表明：导热系数是影响板截面温度分布的主要因素，受火面辐射系数和背火面对流系数是次要因素；蒸发温度值对板背火面附近温度平台有重要影响；混凝土初始密度、受火面对流系数和背火面辐射系数对截面温度场的影响较小。

英文摘要

Inordertodetermineeffectivelythetemperaturefieldofreinforcedconcreteslabs,basedontheconventionaltemperaturetheory,theeffectofmoistureclogwastakenintoaccountbyintroducingthecorrectionfactorofmoisture,andthenonlinearfiniteelementprogramwasdevelopedforthetemperatureoftheconcreteslabs.Thedevelopedprogramwasusedtoanalyzetheeffectofcorrectionfactoronthetemperatureoftheconcreteslabs.Thecomparisonshowedthatthetheoreticalresultsareingoodagreementwiththetests,whenthecorrectionfactorofmoistureis2.0.Withintherangeofengineeringapplication,theeffectofparametersincludingthermalconductivity,evaporatingtemperature,theemissivity,theinitialdensityofconcreteandtheconvectioncoefficientonthetemperatureoftheconcreteslabswasanalyzed.Resultsshowedthatthethermalconductivityisthemainfactor,andtheemissivityofexposedsurfaceisthesecondaryfactoraswellastheconvectioncoefficientofunexposedsurface.Theevaporatingtemperaturehasanimportanteffectonthetemperatureplateauoftheslab’sunexposedsurface.Theinitialdensityofconcrete,theconvectioncoefficientofexposedsurfaceandtheemissivityofunexposedsurfacehavelessinfluenceontheslab’stemperature.

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论文摘要

钢筋混凝土板温度场的非线性有限元分析

Nonlinear FiniteElementAnalysisfortheTemperatureField ofReinforcedConcreteSlabs