大体积混凝土施工期温度观测与温度应力初步分析

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1、大体积混凝土施工期温度观测与温度应力初步分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作者/王启新　　摘要：本文通过对新八一大桥承台大体积混凝土施工期温度观测及温度应力的初步计算，了解了水泥化热引起混凝土前期温度升高，产生各种温差和温度应力，如处理不当，将造成结构破坏。 1、概述2、10#主墩承台、下塔柱大体积砼施工期温度观测3、10#主墩大体积砼施工期温度应力初步分析4、温度控制的几点认识　　1、概述　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Top　　大体积砼在施工期间，一方面由于水泥水化势引起砼的前期温度升高，

2、产生各种温差，从而在砼表面产生很大的温度应力，导致砼裂缝；另一方面外界气温骤降引起了砼内外温差，也将使砼表面产生很大的温度应力，形成表面裂缝并往往发展为贯穿性裂缝。砼裂缝将坏结构的整体性，严重的影响工程安全。据文献介绍，湖南、四川、等省交通部门均有过大体积砼因水化热问题处理不当，而造成结构破坏的报导。因此必须严加防止。　　南昌新八一桥2#、10#主墩承台平面上呈H型，高4M，上、下游部分平面尺寸为15M×8M，中间系梁为10M×7M，采用30#砼浇筑，均为大体积砼结构。大体积砼施工温度控制技术问题，是确保工程质量和安全

3、的关键技术难题，这在我省公路桥梁建筑中尚属首次碰到。对此进行了广泛的资料收集调查，结合本工程特点和施工条件，提出了《南昌新八一桥2#，10#主墩承台大体积砼在施工期间温度控制技术及观测布置要求》，并通过10#承台、下塔柱砼施工期温度观测，对温度应力作了验算复核。为今后大体积砼施工积累经验。　　2、10#主墩承台、下塔柱大体积砼施工期温度观测　　　　　　　Top　　为了掌握砼浇筑后的水化热温升，应进行砼施工期温度观测，发现温度过高时，及时报告，以便采取处理措施，控制砼内外温差。1996年3月18日～4月12日对新八一大桥

4、10#主墩承台、下塔柱大体积砼施工期温度进行了观测。　　施工期温度观测采用WTZ-280型1-100℃压力式测温度，精度为1.0℃。测温原理：将测温计的温包埋入砼内，随着砼内水化热温升，使温包内液体热胀冷缩，液体通过毛细管推动表盘转动，可从表盘中直读相应的温度。2．1温度观测测计的布置　　①承台温度观测计总布置　　温度观测仪器布置在承台平面的1/4范围内，每个平面布设6个观测点，测温计在每个浇筑层面上布置如图1所示。每个平面布设6个观测点①点测温计横剖面布设③⑤点测温计横剖面布设②④⑥点测温计横剖面布设图1　承台温度观

5、测计布置示意图注：⒈表面温度计－1、表面温度计－3埋入砼内1CM　　⒉表面温度计－2埋设在承台顶钢筋上　　⒊●为观测计　　⒋单位：CM　　承台横剖面方向自下而上分为1.6M、2.4M二层浇筑。测温计分三层布设。　　②下塔柱观测计布置　　温度观测计布置在下塔柱1/4范围内，沿下塔柱中心等距布设，图2为下塔柱观测计布置。  ①点测温度平面布设②点测温计横剖面布设 图2　下截柱温度观测计布置示意图注：⒈②为观测计编号　　⒉单位：CM2．2气象和气温　　3月19日至4月11日，天气以阴雨为主，逐日室内气温见图3，日平均气温10

6、.7℃、3月19日承台第一层砼浇筑气温为5℃，3月23日承台第二层砼浇筑时气温为6℃，4月1日下塔砼浇筑时气温为8℃。2．3温度观测结果　　测度计埋设后，在其砼浇筑后的前6天，每天观测6次，即每4小时观测1次，在砼浇龄期超过6天后，每天观测3次，即每8小时观测1次，施工期温度观测工作在砼浇筑完成后10天结束。图3　观测期逐日室内气温变化图　　承台一、二层60小时后温度平面分布见图4、5所示，承台第一砼浇筑层156小时后和第二砼浇筑层60小时后温度横剖面分布见图6所示，主要观测结果见表1。图4　承台一层60小时后温度平面

7、分布图图5　承台二层60小时后温度平面分布图表1　观测结果图　　3、10#主墩大体积砼施工期温度应力初步分析　　　　　Top　　目前，我国公路桥梁现有设计规范中，尚无有关水化热引起砼的温度升高，从在砼浇筑块中产生过大的测试应力计算的有关规定，因此，分析的依据主要根据水电部颁行的《砼拱坝设计规范》(SD145-85)，并参考类比有关工程经验，同时结合10#主墩结构特点等来确定。3．1计算方法　　浇筑块温度应力系指浇筑块中央部们温度水平应力。式中σ1由浇筑温度与浇筑块稳定温度之差所引起的温度应力，　　σ2由水化热降温所此的

8、温度应为。（1）σ1计算式中Kp由砼徐变引起的应力松驰系数，缺乏试资料时，取Kp=0.5；　　μ砼泊松比；　　α砼线膨胀系数（1/℃）；　　R基础约束系数，查表取值；　　E砼弹性模量；　　Tj浇筑温度；　　Td浇筑块稳定温度。（2）σ2计算式中：Kg早期升温期压应力折减系数，可采用0.75～0.85；　　　A　计算系数，根据浇筑块