郭生根,周双喜

• 1:江西省港航管理局
• 2:华东交通大学

摘要(Abstract)：

大体积混凝土的温度裂缝控制是混凝土大坝安全的重要技术问题之一。为研究大体积混凝土内部温度演变规律,对其进行了现场测试。通过实测得出大体积混凝土内部由于水泥水化放热导致在50 h内温度逐渐上升;而表层温度受到环境温度的影响较大,呈现不规律的状态。考虑热固耦合和对流换热现象,结合COMSOL三维有限元软件对大体积混凝土进行模拟仿真,得出:仿真模拟计算得到的大体积混凝土内部温度变化曲线与实测数据的变化规律较为相似;但由于对流换热系数是由人为设定、水泥水化放热公式是通过经验公式得出等情况,导致仿真模拟误差在5%左右。为进一步精确模拟,结合神经网络原理并引入遗传算法和贝叶斯更新对BP神经网络权值进行优化,得出:神经网络预测曲线与实测大体积混凝土变化曲线规律相似;在有大量的已知数据的情况下,神经网络算法可以很好的对监测点进行预测,其最大误差为2. 57%。因此,将有限元仿真和神经网络预测方法结合可较为准确的预测大体积混凝土内部温度变化,获知最大温差薄弱处,利于采用相应措施来避免大体积混凝土裂缝发展。

关键词(KeyWords)： 大体积混凝土;温度;COMSOL仿真;神经网络

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(51662008);; 江西省重点研发计划(20171BBG70078)

作者(Author): 郭生根,周双喜

DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2018.11.026

参考文献(References)：

• [1]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京:中国水利水电出版社,2012.
• [2]郭三元,黄彩萍,肖衡林.后河大桥大体积混凝土承台冷管控制及方案优化[J].公路工程,2016,41(2):136-139.
• [3]雷元新,符耀东,陈景辉.大体积混凝土温度有限元分析及温度梯度限值研究[J].施工技术,2018(8):97-101.
• [4]吴峰,苏超.基于ANSYS的混凝土温度裂缝控制仿真分析[J].工程建设与设计,2005(6):38-40.
• [5]张子明,郑国芳,宋智通.基于等效时间的早期混凝土温度裂缝分析[J].水利水运工程学报,2004(1):41-44.
• [6]刘杏红,周创兵,常晓林,等.考虑非线性徐变的混凝土温度裂缝扩展过程模拟[J].岩土力学,2010,31(6):1995-2000.
• [7]陈辉,李盛.温度作用下钢筋混凝土梁裂缝分析与ANSYS仿真模拟[J].工程建设与设计,2013(1):69-71.
• [8]贾福杰,赵顺增,王涛,等.有限元预测温度场技术在博兴交通家园住宅工程的应用[J].混凝土世界,2011(11):56-59.
• [9] NAKAMURE H,TAKAHASHI M. The free energy and the scaling function of the ferromagnetic heisenberg chain in a magnetic field[J].Journal of the Physical Society of Japan,1994,63(63):2563-2578.
• [10] WEGLOWSKI M S,STANO S,OSUCH W,et al. Laser welding of DP steel-characterization of microstructure of steel and welded joint[J]. In6)zynieria materiaowa,2010,31(3):256-259.
• [11]丁杨,陈希杰,杜欣,等. SOM神经网络预测方法在基坑变形中的运用[J].安徽理工大学学报(自然科学版),2017,37(4):32-35.
• [12]缪小平,曾福添,刘奎.基于神经网络的温度预测[J].工业安全与环保,2002,28(2):29-31.
• [13]范春年,傅德胜.用神经网络方法进行气象温度预测[J].计算机应用与软件,2004,21(3):108-110.
• [14]田谷,续若楠,缪长青,等.基于BP神经网络的大跨桥梁结构混凝土温度预测[J].水利与建筑工程学报,2010,8(5):107-109.
• [15] NAJAFI Z,AHANGARI K. The prediction of concrete temperature during curing using regression and artificial neural network[J].Journal of engineering,2013,17:1-5.
• [16] OH T K,KIM J,LEE C,et al. Nondestructive concrete strength estimation based on electro-mechanical impedance with artificial neural network[J]. Journal of advanced concrete technology,2017,15(3):94-102.
• [17]周冠南,孙玉永,贾蓬.基于遗传算法的BP神经网络在隧道围岩参数反演和变形预测中的应用[J].现代隧道技术,2018,55(1):107-113.
• [18]墨蒙,赵龙章,龚嫒雯,等.基于遗传算法优化的BP神经网络研究应用[J].现代电子技术,2018,41(9):41-44.
• [19]邢尹,陈闯,刘立龙,等.改进遗传算法和BP神经网络的大坝变形预测[J].计算机工程与设计,2018,39(8):2628-2631.
• [20]丁杨,周双喜,王中平,等.保温隔热层构造形式确定与三维传热模拟[J].塑料工业,2017,45(11):150-152.
• [21]左正,胡昱,李庆斌,等.大体积混凝土温度应力耦合直观化仿真计算系统[J].计算力学学报,2013,30(S1):1-6.
• [22]吴胜兴,周氐.大体积混凝土温度应力松弛系数的优化确定[J].河海大学学报(自然科学版),1993(2):47-53.
• [23]周晓敏,管华栋,张磊.基于冻结壁地层相变环境下大体积混凝土温度场研究[J].应用基础与工程科学学报,2017,25(2):395-406.