大体积混凝土浇注施工的结构尺寸优化

大体积混凝土浇注施工的结构尺寸优化

ID:46625657

大小:2.03 MB

页数:4页

时间:2019-11-26

大体积混凝土浇注施工的结构尺寸优化_第1页
大体积混凝土浇注施工的结构尺寸优化_第2页
大体积混凝土浇注施工的结构尺寸优化_第3页
大体积混凝土浇注施工的结构尺寸优化_第4页
资源描述:

《大体积混凝土浇注施工的结构尺寸优化》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库

1、广东建材2015年第10期工程试验与研究大体积混凝土浇注施工的结构尺寸优化杨宙(安徽省交通控股集团有限公司)【摘要】大体积混凝土在施工过程中往往由于浇筑水化热在大体积混凝土内部产生较大的拉应力,甚至会引起温度裂缝。本文以一座在建斜拉桥的超大体积混凝土桥塔为研究对象,以有限元数值计算分析为手段,分别针对浇筑节段高度、横向分块浇筑以及结构细部尺寸三个关键结构几何参数,研究设计阶段如何通过结构尺寸优化来大幅度降低大体积混凝土的施工水化热效应,从而有效避免施工阶段结构出现温度裂缝。研究成果可以为我国跨江、跨海大

2、型桥梁的桥塔施工方法提供理论指导与依据,确保良好的施工质量。【关键词】桥塔施工:大体积混凝土;水化热:结构尺寸;参数分析1引言大体积混凝土在施工过程中往往会由于水化热效应在结构内部产生很大的拉应力,要把这种温度变化所引起的拉应力限制在允许范围以内颇不容易[1{J。特别是当混凝土结构尺寸很大时,由于水化热不能很快散失,使内部温度升高,随即又在环境温度影响下逐渐下降,块体内温度随时间不断变化,在块体内部约束条件下产生较大甚至不可接受的温度应力。一旦拉应力大于混凝土抗拉强度便会出现裂缝,如基础贯穿裂缝、深层裂

3、缝、表面裂缝、网状裂缝及劈头缝。针对这一问题,通常的做法是降低入模温度以及养护过程中保湿保温⋯,即在施工阶段采取相应的措施,但是对于超大体积混凝土,特别在冬季施工时,效果有限。本文以一座在建斜拉桥的超大体积混凝土桥塔为研究对象,以有限元数值计算分析为手段,分别针对浇筑节段高度、横向分块浇筑以及结构细部尺寸三个关键结构几何参数,研究设计阶段如何通过结构尺寸优化来大幅度降低大体积混凝土的施工水化热效应,从而有效避免结构出现施工阶段的温度裂缝。2工程结构与有限元模型某斜拉桥主塔为钻石型桥塔,桥面以上为倒Y型,

4、上塔柱为竖直的单个塔柱:中塔柱分开成两个向外倾的塔柱,中塔柱在索塔下横梁处汇合成一个整体;下塔柱为刚度较大的整体墙式断面,结构体积庞大,下横梁与下塔柱结合部位采取圆弧过渡,下横梁两端向外悬臂7.15m,在大跨度斜拉桥主塔设计中此类型结构属首例(见图1)。由此可以看出,该桥桥塔下塔柱结构区域均为典型的超大体积预应力混凝土结构,在施工浇注阶段所产生的较大水化热会使结构存在温度裂缝的可能性。图1主塔大体积混凝土结构(有限元模型)针对该桥桥塔下塔柱结构区域,水化热分析采用大型通用有限元程序ANSYS进行,先对该

5、结构区域进行热分析,然后将热分析得到的温度场作为体荷载施加到结构单元的节点上进行热一结构耦合场分析,最终得到结构的应力分布呻]。三维热分析选用solid70单元,结构分析选用solid45单元进行,模型共分27105个单元,33846个节点。该有限元模型中的主要热分析参数见表1。表1模型主要热分析计算参数ANSYS温度场分析中,环境温度取当地年平均温度16。C,混凝土入模温度根据经验取20℃。3浇注节段高度优化分析——47——工程试验与研究广东建材2015年第10期大体积混凝土结构施工期间,内部产生的巨

6、大水化热无法及时散失,将整个结构沿高度方向分节段浇筑是减小混凝土水化热所带来的温度梯度与温度应力的优化设计方法之一。本文首先以该斜拉桥桥塔2号节段(近承台处标准节段)为例,分别选取浇注节段高度为3.0m、3.5m、4.0m与4.5m,并同时保持截面尺寸不变,通过计算得到不同浇筑节段高度下该节段水化热的温度场分布,如图2所示。§。令§。i。。§(c)浇筑节段高度4.0m(d)浇筑节段高度4.5m图2不同浇筑节段高度下的水化热温度场分布基于图2计算结果,浇注节段高度对结构水化热所产生的最大内外温差的影响可用

7、图3表示。E三塑塑圈删3078霸+(307B■喜30H浇筑节段高度Cm)图3浇注节段高度对最大内外温差的影响从图2~3中可以看出,浇筑节段的高度越高,混凝土结构的内外温差越大,但增长趋势逐渐变缓。这是因为当浇筑节段高度增大时,混凝土体积与空气的热对流面积同时增大。但在高度增大初期,混凝土体积增加而产生的水化热效应大于增加的热对流面积所带来的散一48一热效应,故内外温差增加较快;随着高度的进一步增大,混凝土体积增加而多产生的水化热效应慢慢接近于增加的热对流面积所带来的散热效应,故内外温差的增加逐渐变缓。值

8、得注意的是,本例中浇筑高度的改变对内外温差的影响并不是特别明显,这主要是因为该节段的截面横向尺寸要远远大于其竖向尺寸。相应的,不同浇筑节段高度对结构中最大温度拉应力的影响如图4所示。283032343638404246浇筑节段高度(m)图4浇注节段高度对结构最大温度应力的影响图4中可以看出,随着浇筑节段高度的增加,竖向应力与顺桥向应力受到影响较大,节段高度每增加0.5m,这两个方向上的最大拉应力增加1~2MPa,而横桥向应力变化较小。原因在

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。