张长辉，陈守开

（华北水利水电学院，河南 郑州 450011）

混凝土结构在施工和使用过程中，受混凝土材料本身和外界环境不利因素的影响，在宏观上往往出现结构的开裂现象，从而不同程度地影响了混凝土施工进度或整体结构的使用寿命［1－7］．混凝土的开裂是混凝土结构劣化病变的宏观体现，它会进一步引起其他问题的产生．

20世纪初期，混凝土的裂缝问题引起了广泛关注，国内外众多学者对其机理及防治方法进行了大量的研究工作，获得了许多成效，也出现了许多误判和误防的案例［8］．混凝土裂缝成因复杂多样，致裂原因亦各相异，不同结构和情况的裂缝产生、发展又各有特点．因此，深入地研究和剖析特定条件下混凝土结构的温度和应力发展规律，才能够对症下药，科学合理地采取防裂方法及具体措施．以某闸坝工程为例，采用三维不稳定温度场和应力场仿真计算理论，对该工程厂房下游段混凝土进行温度和应力的仿真研究．

1 基本原理和方法

1．1 不稳定温度场基本理论和有限元方法

在计算域R内任何一点处，不稳定温度场T（x，y，z，t）须满足热传导方程［9］

式中：H为热传导矩阵;R为热传导补充矩阵;Tn和Tn+1为结点温度列阵;Fn+1为结点温度荷载列阵;n为时段序数;Δt为时间步长．根据递推公式（2），已知上一时刻的结点计算温度Tn可以推出下一时刻的结点温度Tn+1．

1．2 应力场基本理论和有限元方法

混凝土在复杂应力状态下的应变增量包括弹性应变增量、徐变应……