超长地下室的温度应力和裂缝控制(2)

4.2 温度应力的有限元计算方法

这里主要介绍结构热耦合分析，它是指在整个分析的过程中，对温度在结构中对应力和应变及位移等物理量影响的几个过程，包括顺序耦合和直接耦合等分析类型。其中顺序耦合是指在温度应力场的分析过程中，依据一定的顺序对两个或两个以上的结构相关场进行系统分析，也可以说是在分析前一个温度场的基础上，把分析所得结果作为条件进一步融合到下一个相关场的分析研究中。而直接耦合则是指在温度应力场的研究中，以耦合场中所有物理变量为研究对象，根据各变量演化的偏微分控制方程，建立耦合计算模块，其耦合边界条件、荷载向量，以及耦合影响矩阵均以显式呈现在耦合方程中，是一种实现一次分析所有类型的影响因素的方法。

在没有高度非线性相互影响相互作用时，选用顺序耦合的方法较好，比如在热结构耦合分析中，采用任意载荷步或时间点的结点温度作为载荷对非线性瞬态热分析，然后对结构应力进行进一步的深入分析。我们在超长地下室的温度应力场分析时，耦合分析是一个不停循环的过程，它不断循环往复操作，直到所

得运算结果达到我们所认为的精确度为止。当然直接耦合方法也有自己的优点，它在解决耦合场相互作用时有着不可替代的作用，利用一次耦合计算公式就可以得到准确的运算结果，高效且方便，但是耦合方程比较难以建立。

在有限元计算方法的分析研究中，需要建立钢筋混凝土的有限元模型，其中的钢筋可以采用分离式、整体式和组合式三种模型。在输入原始参数时，如果我们假定所用钢筋混凝土粘合较好，那么在应力场计算时就不必输入钢筋混凝土间的滑移等现象，可以采用组合式或整体式。如果需要考虑钢筋和混凝土之间的粘结与滑移，则需要加入弹簧粘结单元来进行模拟。这需要根据实际情况及模拟计算的目的来选择合适的方法。

5 结语

本文论述了超长地下室的温度应力分析，介绍了当前国内外在这方面的研究情况，描述了温度裂缝出现的原因和特点，对施工过程中的温度应力分析及混凝土的收缩与徐变作了进一步的具体描述，提出了导致超长地下室出现裂缝的主要原因，指出了超长地下室出现裂缝是从施工到竣工中的混凝土收缩，及其之后的几年甚至几十年间的温度变化导致的温度应力引起的，进而针对问题提出了相关解决措施。在文章的最后，针对超长地下室的温度应力场在有限元仿真分析所涉及的问题，进行了比较研究和说明。

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