第 1 章 绪论
1.1 大体积混凝土温控基本概念
1.1.1 大体积混凝土的定义
《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018 定义大体积混凝土为：“混凝土结构物实体最小尺寸不小于 1m 的大体积混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土” [1]。
1.1.2 大体积混凝土的特点
根据大体混凝土的定义及混凝土的相关特性可知，大体积砼一般具有以下特点[2]：
（1）混凝土抗拉变形能力小，在受到很小的拉应力时混凝土便会开裂。
（2）大体积混凝土结构体积庞大，结构断面尺寸大，所用混凝土方量比一般混凝土结构要高出很多，由于水泥的水化反应生热，混凝土在浇筑后的前几天在其内部将积聚相当大的一部分热量。
（3）混凝土导热系数低，在浇筑后其内部热量一般不易散失。
（4）大体积混凝土在浇筑后所处的环境一般在室外，其表面将直接与空气或水接触，在混凝土浇筑后如若养护措施不到位，将在大体积混凝土结构内部产生较大温度梯度，进而在混凝土内部或表面产生温度应力，当混凝土表面所受温度应力过大时便会在混凝土内部或表面产生温度裂缝，影响结构物的正常使用。
1.1.3 温度应力的定义
混凝土温度变形受到约束时，在混凝土内部产生的应力称为温度应力[1]。
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1.2 选题来源及研究背景
目前我国经济发展势头稳中向好，建筑行业发展规模逐年增大，建筑业总产值近年来也逐渐回暖，建筑科学技术也随之发生翻天覆地的变化，各种“大、高、异”的结构形式层出不穷，在这些日趋复杂的结构形式之下，无疑需要一个巨大的基础作为上部结构的支撑，以保证上部结构的稳定性。混凝土材料凭借其施工方便、承载力大、造价低廉、耐久性优良等独特的性能优势已成为现代工程建筑材料的首选，混凝土结构正以体积越来越大、结构形式愈加复杂、功能越加多样性的综合性方向发展，尤其是在大体积结构方面，如混凝土大坝、道桥工程、高层房屋建筑、特种结构等领域。另外，港工建筑物、风力发电塔基础底座、重型机器基础等往往采用的都是大体积混凝土结构。
振动台基础是在振动台台面工作时为其提供反力的装置，振动台基础与振动台能否完整再现地震过程息息相关，振动台基础的整体质量对振动台系统的精度会产生十分重要的影响。为减小振动台工作时对周围环境的影响，振动台基础一般都会采用大体积混凝土结构做实体式基础来为振动台台座提供反力[5]。在振动台台面系统工作时，振动台基础所受荷载有从振动台传来的动力作用，为再现地震过程，振动台台面将以模拟地震波或其他人工波的形式工作，在反作用力的作用下，基础将会受到由台面传来的荷载，而这种荷载往往具有频率高位移小的特点，如果振动台基础在浇筑时就已经出现温度裂缝，则在这种作用力之下无疑会使温度裂缝继续发展，甚至形成贯穿裂缝，影响振动台的使用效果，严重时会导致振动台台面无法正常工作。
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第 2 章 振动台阵基础大体积混凝土温度应力场分析及温控方案
2.1 振动台阵实验室简介
某高校将建设一个大型多功能振动台阵实验室，实验室包括静力试验区域和振动台区域，振动台阵实验室总建筑面积为 5300m2。该振动台阵系统主要由 4 台振动台组成，各个振动台均可完成三向六自由度振动，且四个台面均可在导轨上自由移动，实现自由配置，也可若干台合成一大型振动台台组，实验室建成后该多功能振动台阵共有四种工作模式：
（1）四个台面均可移动，若干台合成一大型振动台台组工作模式，多台可同步一致工作，若干台可关联振动；
（2）两个台面可以移动到第二个地沟，四台合成大型矩形台组系统，多台可同步一致工作，若干台可关联运动；
（3）两个主台组成为一大型振动台，作为单台振动台使用；
（4）各单台独立控制，单独使用。
四个振动台的工作频率范围均为 0.1～100Hz，，每台台面尺寸为 5m×5m，单台最大载重均为 60T，每台振动台可单独控制，也可双台、三台、四台联动组成台阵系统。大型多功能振动台阵实验室建成后将有力提升我国抗震研究设施和装备的水平，将成为国际领先、具有重要国际影响的高水平振动台阵实验室和人才培养基地。
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2.2 振动台阵基础工程概况
本文的研究主要针对振动台阵基础部位，振动台阵基础建筑面积约 1288m2，为单层通高基础，至地下-7.0m 处。为保证振动台阵基础的整体刚度，基础最好一次性浇筑成形，但是对于振动台阵基础而言，导轨的安装精度也至关重要，因此为了保证预埋件和导轨的安装精度要求，在混凝土浇筑后需要调整导轨的水平及竖向位置，同时考虑到基础混凝土所受应力不大，故可以进行混凝土的分层浇筑，即首先将钢支架固定于底板混凝土中，然后安装侧面导轨并调整精度，后与钢支架通过栓接和焊接连成一体，完成侧墙钢筋绑扎后进行混凝土的第二次浇筑工作[5]。
2.2.1 振动台阵基础混凝土浇筑过程
根据相关建设经验及导轨精度要求，振动台阵基础决定采用分层浇筑的方法，台阵基础共分两次浇筑，即底板一次，侧墙一次,台阵基础浇筑示意图如图 2-1 所示。根据台面的安装精度要求，每次混凝土浇筑后均需对导轨的安装精度进行调整。第一次浇筑振动台阵基础的底板部分，浇筑高度为-7.0m 至-4.778m，厚度为 2.222m，浇筑混凝土方量约为 2800m3；第二次浇筑振动台阵基础的侧墙部分，浇筑高度为-4.778m 至±0.00m，厚度为 4.778m，浇筑混凝土方量约为 3000m3。各区域浇筑厚度及浇筑面积如表 2-1 所示。
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3.1 引言 .................................. 34
3.2 温度监测 ............................. 34
第 4 章 考虑钢筋作用下的大体积混凝土温度场与应力场仿真分析 .......... 50
4.1 引言 ...................................... 50
4.2 基于 ANSYS 的钢筋大体积混凝土温度场与应力场有限元分析 ............................. 50
第 4 章 考虑钢筋作用下的大体积混凝土温度场与应力场仿真分析
4.1 引言
目前，进行大体积混凝土结构温度应力分析时，通过有限元进行大体积混凝土施工期温度场和应力场的分析中不考虑钢筋对混凝土温度场和应力场的影响，只做素混凝土温度场及应力场的数值模拟，这样就难以避免的会造成实际情况与理论分析产生一定的误差。在某高校建设的振动台阵基础实际浇筑工程中发现，采取相应的温控措施后，有限元分析和现场温度实测结果并未出现超出规范限值的情况，但现场一些部位还是出现了少量的表层温度裂缝。探究其原因，钢筋的加入可能会影响大体积混凝土温度场及应力场的分布情况。因此对于重要结构的温度应力场分析时，应考虑钢筋对混凝土温度场和应力场的影响，建立钢筋混凝土有限元分析模型，以使有限元分析结果更加接近于实际情况，更加精确的为大体积混凝土的施工提供参考依据。
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结论与展望
结论
本文以某高校建设的大型多功能振动台阵基础为研究背景，运用工程有限元分析软件 MIDAS/FEA 对台阵基础进行了大体积混凝土温度场和应力场分布情况仿真分析，并在台阵基础侧墙浇筑时进行了现场温度实测，对实测温度数据进行了整理分析，并将实测数据与 MIDAS/FEA 分析数据进行了对比分析，在论文最后通过有限元分析软件ANSYS 进行了考虑钢筋作用下的大体积混凝土温度场和应力场的模拟分析。基于有限元模拟和现场实测的分析研究，本文主要得出以下结论：
（1）通过 MIDAS/FEA 进行的仿真分析表明，在大体积混凝土浇筑前采用有限元分析软件进行混凝土温度场和应力场的仿真分析可以较准确地提前掌握浇筑块内部的温度场分布，依据分析结果可为对混凝土浇筑后的温度监测和混凝土养护工作提供有益参考。
（2）采用分层浇筑的方法可以有效降低大体积混凝土内部出现的温度峰值和表里温差，并减小混凝土表面出现的温度应力值，当浇筑块厚度过大时可考虑采取分层浇筑的方法进行施工。
（3）在振动台阵基础侧墙浇筑后进行了施工期温度实时监测，为全面了解振动台阵基础侧墙混凝土水化热温度场提供了定量数据，也为后续章节进行的考虑钢筋作用下大体积混凝土温度场的分布提供了参考和对比数据。
（4）通过有限元软件 ANSYS 对考虑钢筋作用下的大体积混凝土温度场和应力场进行的分析可以得出：在大体积混凝土内部配置适当数量的钢筋一方面可以改变其热学性能，改善大体积混凝土内部温度场的分布，加速热量在混凝土内部的传递，降低浇筑块各部分的温度梯度，降低结构的温度应力；另一方面，改善配筋后结构的整体力学性能，减少裂缝的出现。振动台阵基础结构与一般的大体积混凝土相比而言，台阵基础中所配置钢筋数量和预埋件较多，且受力复杂，所以在有限元分析中应考虑钢筋的加入对台阵基础大体积混凝土温度场的影响。
参考文献（略）