大体积混凝土桥墩浇筑过程中的温度应力和变形研究

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1、第37卷第2期建筑技术开发Vo1．37，No．22010年2月BuildingTechniqueDevelopmentFeb．2O1O大体积混凝土桥墩浇筑过程中的温度应力和变形研究刘耀东刘璐白应华余天庆(湖北_Y-业大学土木工程与建筑学院，武汉430068)[摘要]郑州黄河公铁两用桥大体积混凝土桥墩按承台、墩座、墩身、墩帽的顺序进行浇筑，采用MIDAS结构计算软件分析了桥墩浇筑过程中的温度应力和变形情况，探讨了管冷技术对温度应力的影响，为桥墩防裂提供了应力与变形方面的重要依据。[关键词]大体积混凝土；桥墩；MIDAS软件；温度应力

2、；结构变形；管冷技术[中图分类号]U445．55[文献标志码]A[文章编号]1001·523X(2010)02-0029-04TEM口E'ERATURESTRESSANDDEFoRTIoNRESEARCHoNSSCoNCRETEPIERDURINGCASTLiuYao·-dongLiuLuShiJun-fengYuTian-·qing[Abstract]TherewerefourstagesinthemassconcreteconstructionofthesubstructureofZhengzhouYellowRiverBri

3、dgeforrailwayandhighwaycastbyorderofpileCap，pierplatform，pierbody，piercap．Inthisarticle，applyingMidassoftware，thetemperaturestressandthedeformationwereanalyzedduringthecastofpierandtheinfluenceofthetechniqueofcoolingpipeonthetemperaturestresswasdiscussed，whichprovided

4、thetressandthedeformationagainstthepiercrack．[Keywords]massconcrete；pier；MIDASsoftware；temperaturestress；structuredeformation；coolingpipetechnique1工程概述2有限元模型的建立郑州黄河公铁两用桥主桥长1684m，为120+5×168+2．1基本假设120m六塔连续钢桁梁单索面斜拉桥和5×120m连续钢桁有限元模型往往与实际结构有一定的差别，本文在建立梁桥。主桥公铁合建段上层为公路桥，桥面宽

5、32．5m。下层模型的过程中采用如下假设：铁路桥为双线客运专线。复杂的上部结构形式和巨大的公1)混凝土为匀质体，有限元模型各节点发热率一致；路铁路荷载大大增加了桥墩的设计尺寸，使得桥墩大体积混2)同一浇注层混凝土的初始温度一致；凝土浇筑以及防裂问题成为整个工程的重要控制环节。3)假设混凝土表面放热系数一致；主桥桥墩尺寸最大的6号墩由承台、墩座、墩身、墩帽四4)忽略冷却水管体积的影响，只考虑冷却水的冷却部分组成，基础采用24根长95m的62．0m钻孔灌注桩群桩效用；5)忽略混凝土内钢筋的影响。基础，其中承台尺寸为29．6m×19．2

6、m×5．0m，体积2．2有限元模型(1／4结构)2841．6m，墩身尺寸为19．0m×5．0mx8．68m，体积824．6m’模型结构主要由承台，墩座，墩身，墩帽梁四个主要部分。这样的大体积桥墩通常采用分段浇筑的方式进构成(见图1)。行。对其中体积较大的承台和墩身必须采用冷却水管冷却的方式以降低混凝土水化热。收稿日期：2009—11—15作者筒介：刘耀东(1969一)，男，山东滕州人，毕业于浙江大学，土木工程学博士，湖北工业大学副教授，主要从事桥梁工程结构及施工技术研究。29第2期刘耀东，等：大体积混凝土桥墩浇筑过程中的温度应力和

7、变形研究第37卷6号桥墩混凝土按施工顺序分成承台，墩座，墩身，墩帽4个阶段进行。为了准确分析大体积混凝土在每个施工阶段温度应力及温度引起的位移变化情况，在每一施工阶段预留一定的时间使混凝土可以充分水化。考虑到施工的实际情况，每个阶段的有限元分析过程设置为10d(240h)，整个桥墩总时长为40d(960h)。3桥墩温度应力及位移变形分析由于墩座、墩帽体积较小，而且没有采用管道冷却的方式对混凝土降温，因此只对桥墩中体积较大的承台和墩身进行温度应力和变形分析。3．1承台温度应力及变形图16号桥墩有限元模型(1／4结构)大体积混凝土承台

8、在温度梯度和边界约束的共同作用下，温度应力在整个浇筑过程中不断变化。由于承台体积较其模型尺寸如下：(1／4结构)大，在承台内部通过布置冷却水管的方式控制混凝土的最高承台：1480×960500(模型节点数为9020个，实体单元温升，通水时间为1Od