某长江大桥承台浇注混凝土水化热分析

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1、中渡长江大桥南、北桥塔承台施工大体积混凝土水化热温度场及温度应力分析计算：穆哲复核：项目负责审核：中建六局中渡长江大桥项目部2012年11月目录1．工程概况12．热工计算参数计算32.1混凝土热学性能计算32.2温度计算边界条件42.3混凝土表面放热系数52.4混凝土各种热工计算参数汇总63．计算模型建立74．温度场计算结果与分析84.1温度场计算结果85．温度应力场计算与分析125.1概述125.2温度应力产生的原理135.3温度应力的发展过程155.4混凝土的弹性模量155.5混凝土的抗拉强度17

2、5.6温度应力计算结果186．温控措施256.1温控措施251．工程概况中渡长江大桥位于长江河道江津段，江津段由三个较大的反向链接的弯道组成，近似“几”字，江津城区河段又称几江河段，故中渡长江大桥又称几江长江大桥。南、北岸主塔跨度为600m，承台靠近防洪堤，远离通航航道，有利船舶通行和桥塔自身的安全。矩形承台平面尺寸为22.5m×16.5m，承台高为6m。南、北岸主墩共计48根桩基，均为桩径2.8m，其中南岸主墩Z2墩桩长45m，桩顶标高为180.34m；北岸主墩Z3墩桩长29m，桩顶标高为185.4

3、2m。主要考虑采用冲击钻孔灌注桩。混凝土浇筑按照大体积混凝土施工工艺进行，采取循环冷却水管和保温蓄热养护等一系列技术措施，冷却水管在浇注混凝土时即开始浇注冷水，连续通水14天。控制混凝土内部因水化热引起的绝热温升，防止内外温差过大产生的有害裂纹，确保大体积混凝土质量。具体施工步骤如下：25钻孔完毕挖掘机分层开挖坡面挂网砂浆施工基坑内抽水或井点降水清基凿桩头、基坑处理桩基检测灌注承台混凝土垫层施工抽水设备检修绑扎钢筋（埋设冷却管）钢筋制作场地清理、插打防护桩混凝土养护(温度监测)拆模承台预应力施工，压浆

4、、封锚竣工检测、缺陷修复混凝土拌制、输送配合比审查原材料检验桩基质量评定交工验收252．热工计算参数计算承台施工用C35混凝土，经过优化后的配合比见表2.1。2.1承台C35混凝土配合比强度等级使用部位单方混凝土原材料用量（kg/m3）水泥粉煤灰水砂碎石外加剂C35承台32782157764110010.06由于本配合比没有进行热工试验，测定其热工参数，因此，本报告关于热工计算参数取值是参考经验数值确定的，主要参考了以下资料：l《大体积混凝土温度应力计算与温度控制》，朱佰芳著，中国电力出版社，2003

5、年。l《大体积混凝土施工技术规范》GB-50496-2009。l《混凝土重力坝设计规范》，水利部行业标准，2003年，送审稿。2.1混凝土热学性能计算包括导温系数、导热系数（kJ/mh℃）、比热和密度。根据导热系数的定义，有：混凝土的热学性能应有试验测定，只需测定其中的三个，另一个可由上式计算。在没有进行热性能试验时，可根据混凝土各组成成分的重量百分比进行估算导热系数和比热。在常温20℃时：水的导热系数为2.16kJ/mh℃，比热为4.187kJ/kg℃；普通水泥的导热系数为4.593kJ/mh℃，比

6、热为0.536kJ/kg℃；石灰岩（石子）的导热系数为14.193kJ/mh℃，比热为0.758kJ/kg℃；25石英砂的导热系数为11.099kJ/mh℃，比热为0.745kJ/kg℃。由该表估算的导热系数是可以的，但估算的比热较低，最好乘以修正系数=1.05所以依据施工配合比，每立方米混凝土的材料用量为：水泥：327kg粉煤灰：82kg砂：764kg碎石：1100kg水：157kg减水剂：10.06kg。可得：导热系数=11.04kJ/mh℃比热=0.9997kJ/kg℃密度导温系数2.2温度计算

7、边界条件在求解温度场问题时常用的三种边界条件式如下。第一类边界条件：混凝土表面温度T是时间τ的已知函数。承台顶面采用蓄水养护，此时表面温度等于已知的水温度。承台的顶面、地基的底面及地基的外侧面采此类边界条件，地基的底面和侧面温度为土壤恒定温。第二类边界条件：混凝土表面的热流量是时间的已知函数，即：式中：λ－导热系数，若表面是绝热的，则有：25，即为绝热边界条件。为了节省计算量，本报告在建立承台模型时，考虑到承台的混凝土热源、冷却水管及养护等关于中心线基本是对称的，故取承台的1/4模型为计算模型。在此对

8、称面上采用此类边界条件。第三类边界条件：当混凝土与空气接触时，经过混凝土表面的热流量是：第三类边界条件：假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度T1与气温T2之差成正比，式中：λ－导热系数；β－表面放热系数，在承台的外侧面和地基与空气接触的顶面采用第三类边界条件。承台的外侧和地基不同的对流情况，取为不同的对流系数。面与空气接触的顶面。在此取：大气环境温度：20℃混凝土浇筑温度：20℃地基土壤温度：18℃垫层混凝土初始温度：20℃2.3混凝土表面放热系数