承台大体积混凝土温度效应研究

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1、承台大体积混凝土温度效应研究承台大体积混凝土温度效应研究摘要：随着我国交通事业的高速发展，大跨度混凝土桥梁大量修建，在桥梁施工过程中变暴露出了许多问题，其中温度应力引起的温度裂缝问题尤为突出，因此，大跨度预应力混凝土桥梁的温度场分布及其引起的温度效应被广大桥梁研究工作者的重视。本文以九江长江大桥为工程背景，具体分析南塔承台温度场的分布特点，将计算结果与工程实测值进行分析对比，总结出承台温度控制的具体措施。　　　　九江长江大桥南塔承台采用两个边长为××8m分离式承台。每个承台下设14根直径，长桩基

2、。单个承台工程数量分别为：HRB335级钢筋，混凝土方量，属典型大体积混凝土承台。承台施工采用钻孔桩加摆喷桩围护结构进行支护，基坑开挖后，分两次进行浇筑混凝土，每次浇筑高度为4m。　　承台混凝土施工按大体积混凝土温控方案进行控制施工，该承台施工的难点有：(1)冬季施工，外界气温较低，混凝土表层散热较快，内外温差难以控制。(2)混凝土体积较大，内层混凝土降温缓慢，混凝土水化热较高。(3)由于内外温差较大引起的温度应力问题导致混凝土开裂。为了保证承台混凝土施工浇筑期的安全性，合理制定温控措施，要对承

3、台混凝土进行施工期的仿真计算，得出当前工况下混凝土的温度场应力场分布特点，同时将计算结果与实测值进行对比，得出合理的施工方案及温控措施。　　承台混凝土分两次浇注，每次浇筑4米，施工时间间隔15天，混凝土初凝时间按不小于50小时设计。第二次浇筑时应对上次浇注混凝土顶面进行凿毛处理，并用清水清理干净，使得新老混凝土更好结合。混凝土拌合严格按施工配合比配料，砂、石、水泥、水及外加剂等原材料必须经过质量检验并符合要求，计量要准确，保证混凝土拌合时间。　　承台浇注时采用薄层浇注，控制混凝土在浇注过程中均匀

4、上升，避免拌和物堆积过大高差，混凝土的分层厚度控制在30cm，机械震捣，采用阶梯式分层方法，确保层间间隔时间t≤4小时。浇注顺序由两端开始，逐步向中间浇注。为避免形成接缝，浇筑上层时插入式振捣器伸入到下层10cm，插入式振捣棒的移动间距不得大于振捣棒的作用直径。振捣时采取快插慢拔的方式，插入和拔出必须保持振捣棒的垂直，振捣时间以混凝土表面泛浆为好。第二次浇注时，在侧模振捣孔处进行振捣。　　承台混凝土采用保湿蓄热法养护，即在承台表面覆盖帆布或草袋，用冷却管流出的水进行养护，养护时间不低于14d。经

5、常浇水，保持混凝土表面湿润。冷却水管采用的是洁净的长江水。砼养护和冷却水循环24h监控，监控期限以大体积砼体内外温差不大于250C且通水时间不小于15d为止。通过调节冷却水管进出水流量和流速，可有效地提高混凝土内部降温效率，控制温差，缩短混凝土养护时间。　　应用大型通用有限元计算软件对承台混凝土进行温度有限元仿真计算。计算模拟根据施工阶段过程划分为2个工况：第一工况浇筑4米高度的混凝土，混凝土周围为土体，可取固定温度;第二工况浇筑高度4米，其中下面2m范围与土体接触，上面2m与外界相通。此外，为

6、减少建模划分网格数量，第二工况上层混凝土2米高度部分由倾斜渐变修整为竖直等截面，此差异对整体计算结果影响很小，可以忽略不计。图2为温度场有限元计算模型。　　计算参数选择如下：混凝土底面和周边与基坑支护结构接触取周围土体固定温度10oC;根据热工计算，承台侧面放热系数：β=kcal/m2hoC=kJ/oC;混凝土分层浇筑时，层间结合面和承台顶面采用蓄水和草袋覆盖进行保温养护，则放热系数β=kcal/oC=kJ/oC。混凝土标号为C35;泊松比u=1/6;密度ρ=2438kg/m3;28天弹性模量为

7、×104MPa。　　结果分析可知：混凝土浇筑初期升温迅速，约在75h时达到温度峰值，整个温度高峰期约30-40h，第一层混凝土温度约在浇筑后100小时候开始有明显的下降，但下降速率缓慢，直至浇筑20天后，开始浇筑第二层混凝土，第二层混凝土与第一层混凝土相近，约75h达到温度最大值ºC，约20h后开始降温，中心层降温缓慢外层混凝土降温较快。结合面上节点在第二阶段混凝土开始浇筑后混凝土的温度有所上升，峰值甚至高过第一阶段混凝土的升温。　　图3和图4分别为承台在t=75h和t=575h的温度场分布云图

8、。　　管冷的基本数据：水的比热=1Kcalg/kgf[ºc]，容重=1000kgf/,;流入温度15ºC，流量/hr,管径,对流系数80kcal/hr[ºC]，管距1m。　　管冷的影响因素有管厚，管距，管径，冷却水温，冷却水的流量，水流方向。　　以下考虑管距与管径对于冷却效果的影响，因为管距和管径直接影响了材料的消耗，考虑的是其经济性的原则。　　取管径为、、进行计算，三种管径下温度变化不大，对实际温度控制的意义不大，即使管径增大一倍，即用钢量增大四倍温度仅仅降低2度左右，效果并不明显所以混凝土的