广西西江航运干线桂平二级船闸温控

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1、1.工程概况西江航运干线桂平二线船闸工程，是西江航运干线南宁至梧州段四个渠化阶梯的第三个梯级，距离郁江河口约4.0km，位于广西壮族自治区桂平市市郊区南侧。桂平市是广西壮族自治区东南经济较发达重镇之一；南宁至梧州二级公路东西向横穿桂平市，桂平市距西边的贵港市火车站68km，铁路运输较为便利；水路运输自广州到南宁、经西江航运干线上朔桂平市可行驶2000吨级船队；拟建的南宁到广州的城际铁路专线将途经桂平、拟建的南宁到梧州的高速公路正在规划设计之中；水路、陆路、铁路交通的便捷将为二线船闸工程建设提供良好的材料设备调迁条件。本工程建设规模为3000吨级船闸。船闸有效长度为280×34×5.6m（有效长

2、度×有效宽度×槛上水深）。引航道按Ⅱ级航道标准布置，引航道直线段设计底宽73m。大体积混凝土由于水化热作用，混凝土浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段，在这个阶段中混凝土的体积亦随之伸缩，若各块混凝土体积变化受到约束就会产生温度应力，如果该应力超过混凝土的抗裂能力，混凝土就会开裂。针对西江航运干线桂平二线船闸工程砼特点，根据现场提供的资料及混凝土物理、热学性能的经验取值，计算了上闸首混凝土施工期内部温度场及仿真应力场，并根据计算结果制定了不出现有害温度裂缝的温控标准和相应的温控措施。2.配合比设计混凝土自身的物理、热学性能是影响大体积混凝土温度裂缝控制效果最基本、最重要的影响因素，混凝土

3、配合比优化是温控方案设计的首要任务。大体积混凝土配合比设计原则是配制出绝热温升小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热强比小、线胀系数小，自生体积变形最好是微膨胀，至少是低收缩的混凝土。C25混凝土资料见表2-1。表2-1混凝土劈裂抗拉强度试验参考值（MPa）龄期（d）372860C25砼1.11.62.53.2表2-2混凝土物理、热性能参数参考值混凝土等级最终弹模（MPa）热胀系数(1/℃)比热(kJ/kg.℃)混凝土绝热温升(℃)C253.0×1048.0×10-61.130.03.仿真分析3.1气象资料3.1.1气温工程所在地西江流域属亚热带季风气候，气候温和，夏季盛行偏南风，冬季盛行

4、偏北风。降雨系由副热带高压、热带低压、台风、东风波及西南低涡等，东西南暖气为降雨提供充足的水汽来源。据气象站资料统计，桂平市区多年平均相对湿度80％、历年最小相对湿度为9%，多年平均气温为21.5℃，极端最高气温39.2℃，极端最低气温－3.3℃，见桂平市历年平均气温表。表3-1桂平市历年月平均气温月份123456789101112年气温12.413.517.221.425.527.328.628.127.123.518.614.421.53.1.2降水多年平均降雨量为1731.8mm，年最多降雨量2484.7mm，最少降雨量为1191.8mm，历年日最大降雨量539.4mm，见桂平市历年降雨

5、量表；年6月份进入雨季、雨季持续到9月份，历年12月到次年3月份为旱季。表3-2桂平市历年月降水量单位：mm月份123456789101112年多年平均53.970.2102.9219.4283.5290.7195.3225.3108.381.961.947.217403.1.3风历年平均风速1.4m/s，瞬时最大风速＞40m/s，常风向为N向，强风向SSW。3.2设计资料混凝土物理热学性能参考表2-2；计算时考虑徐变对混凝土应力的影响，混凝土的徐变取值按经验数值模型，如下所示：C(t,τ)=0.333×10-4(0.30＋4.38/τ)(1-e-0.25(t-τ))+0.333×10-4(0

6、.252＋2.04/τ)(1-e-0.018(t-τ))；其中:C(t,τ)—徐变度(1/MPa)；t—混凝土龄期（d）；τ--徐变加荷龄期（d）。3.3仿真计算3.3.1上闸首底板强约束区模型参数★根据上闸首底板强约束区结构的对称性，取1/2模型进行有限元剖分计算，底板强约束区计算网格剖分图见图1。★底板强约束区分两次浇筑，分别为2.2米、1米；★底板强约束区混凝土均受C20混凝土垫层约束，估算基础弹模为2.8×104MPa。★计算时考虑混凝土表面的保温，底板侧面考虑利用钢模板保温，顶面覆盖塑料薄膜保水。经热工计算侧面钢模板等效保温系数为1840kJ/（m2·d·℃），土工布等效保温620k

7、J/（m2·d·℃）。★计算不考虑冷却水管降温效果。★参考气候资料，风速按平均风速的三倍9m/s考虑。★计算时考虑徐变对混凝土应力的影响。★混凝土物理热学参数取值见表2-2，混凝土导热系数估算为254kJ/(m·d·℃)。★温度及应力计算从浇筑开始，模拟之后半年的温度应力发展。图1上闸首底板强约束区1/2网格剖分图（附带等效约束基础）3.3.2上闸首底板强约束区仿真计算根据施工工期，底板约束区浇筑