悬索桥锚碇大体积混凝土配合比设计及温控设计

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1、中国交通建设股份有限公司科技研发项目立项申请书项目名称：悬索桥锚碇大体积混凝土配合比设计及温控设计申报单位：路桥华东工程有限公司负责人：刘华项目经费：190万元完成时间：2011年1月31日中国交通建设股份有限公司制订一、立项背景湖南省张花高速公路第八合同段澧水特大桥主桥为一座单跨简支钢桁架悬索桥，主缆跨径布置为(200+856+190)m,两岸锚碇均为重力锚，张花高速地处湘西山区，河砂资源匮乏，运输成本昂贵，锚碇大体积混凝土需采用机制砂配制，机制砂对大体积混凝土力学性能指标的影响、对大体积混凝土抗裂性能的

2、影响需进行研究。张家界岸锚块高32m，平面最大尺寸为31.5×46m，沿桥纵向设后浇段，浇筑厚度分别为2.0m×13层，1.5m×4层，散索鞍散索鞍基础基础高23.5m，浇筑厚度分别为2.5m×8层，1.75m×2层。混凝土一次浇注最大方量为1386m3。花垣岸锚块高29m，平面最大尺寸为30.5×56.7m，沿桥纵向设后浇段，浇筑厚度分别为2m×13层，1.5m×2层，散索鞍散索鞍基础基础高23.5m，浇筑厚度分别为2m×8层，1.5m×5层。混凝土一次浇注最大方量为1647m3。锚碇混凝土施工属典型的大

3、体积混凝土施工，需要进行详细的温控设计和温度监控，我部拟与南京水利科学研究院开展合作研究，进行专门的温控设计，以更合理的确定浇注分层厚度，浇注间隔期，冷却系统布置等。施工过程中，一方面对大体积混凝土配合比进行优化设计，进行正交试验研究，在满足强度等物理性能的基础上掺加高效减水剂和优质矿物掺合料（粉煤灰、矿渣等），尽可能降低水泥用量，以降低水化热，延缓混凝土放热峰值。另一方面，在混凝土中布设测温传感器，采用全自动温度监控系统，进行全过程动态监控，根据监控数据调整冷却水流量和温度，调整保温措施，确保混凝土的内表

4、面温差不大于温控设计值，避免大体积混凝土的温度裂缝。二、国内外研究概况及可行性分析1．采用机制砂配置典型大体积混凝土，应用于悬索桥锚碇施工，在国内成熟的经验尚且不多，随着西部大开发的推进，山区特大型悬索桥的建设将会越来越多，从节约资源，保护环境的角度出发，目前我国大力推广机制砂的应用，国内对机制砂混凝土的研究主要侧重于混凝土的强度等力学性能，对机制砂配制大体积混凝土的热力学特性、抗裂性能研究较少。机制砂混凝土与自然砂混凝土力学指标、热力学指标的不同对大体积混凝土抗裂性能、大体积混凝土温控设计的影响值得研究。

5、2．悬索桥锚碇大体积混凝土施工，常规方法往往将温控设计和混凝土配合比设计割裂开来，温控设计根据确定配合比的混凝土力学参数进行建模计算，提出分层厚度，混凝土浇注顺序，浇注间隔期等。而根据温控设计需要，主动调整混凝土配合比从而调整混凝的各种性能指标的做法较少。伴随着混凝土技术的飞速发展以及各种性能外加剂的应用，混凝土的各项性能指标更容易调整，使得将混凝土配合比设计和大体积混凝土温控设计结合起来，互动设计成为可能。3．温控设计受各种温度边界条件的影响，因此，施工过程中的温度监控是动态反应温控设计效果、及时修正温控

6、设计和温控措施必不可少的关键环节，伴随着测温技术的发展，自动化、集成化的温度、温度应力采集仪器可以更好的反应现场混凝土温度场和温度应力的分布情况，及时反馈数据，以便施工过程中动态的调整温控措施。三、项目研发的主要内容及技术经济指标项目研发的主要内容如下：1．结合当地材料，进行混凝土配合比正交试验研究，测定混凝土各龄期的温度的硬化物理性能指标和热力学指标。2．研究机制砂配制大体积混凝土的抗裂性能。3.计算锚碇在所处的环境和边界条件下，不同龄期的温度、温差和温度应力。4.提出温度控制标准和合理的温度控制措施，确

7、定合理的混凝土分层浇筑厚度，浇注间隔期，保温措施等。5.作出温控设计，包括冷却水管合理的布置方案、监测仪器的布置与监测方案。6.布设温控仪器，全过程动态进行温度监控和温度应力监控，7.编写温控设计报告和温控监测报告。技术经济指标：1．通过对大体积混凝土配合比的正交优化设计，研究机制砂对大体积混凝土力学性能和热力学性能指标的影响，获得满足温控设计要求的混凝土。2．通过温控设计和温度监控，确保锚碇混凝土不产生温度应力裂缝，积累大体积混凝土的温控设计经验，为后续类似工程积累经验及提供技术参考四、项目研发的技术路线

8、1．采用正交试验方法进行混凝土配合比设计，确定最优配合比组合；2．采用有限元软件建模对锚碇混凝土不同边界条件下的温度场、温度应力进行仿真计算，提出温控设计和温控措施；3．施工现场进行温度监控，采集数据；4．根据实测数据，对温控计算进行修正，从而修正和改进温控措施，指导下一步混凝土施工；5．整理分析数据，得出温控报告，以指导后续类似工程施工。五、推广应用前景及经济效益预测1、总结积累机制砂配置大体积混凝土的经验，为