大體積混凝土施工期的水化熱溫度場及溫度應(yīng)力研究

結(jié)合工程實(shí)例，應(yīng)用現(xiàn)代ｐａｐｆｅ大型軟件，對大體積砼基礎(chǔ)的溫度場及溫度應(yīng)力進(jìn)行較深入的數(shù)值分析，給出了計(jì)算與實(shí)例值的比較結(jié)果，提出了相應(yīng)的看法，為ｐａｆｅｃ在工程上的應(yīng)用提供了進(jìn)一步的實(shí)踐應(yīng)用的依據(jù)。

結(jié)合工程實(shí)例，應(yīng)用現(xiàn)代ｐａｐｆｅ大型軟件，對大體積砼基礎(chǔ)的溫度場及溫度應(yīng)力進(jìn)行較深入的數(shù)值分析，給出了計(jì)算與實(shí)例值的比較結(jié)果，提出了相應(yīng)的看法，為ｐａｆｅｃ在工程上的應(yīng)用提供了進(jìn)一步的實(shí)踐應(yīng)用的依據(jù)。

水泥水化熱是大體積混凝土結(jié)構(gòu)的一種常見現(xiàn)象,也給大體積混凝土工程帶了諸多問題.論文結(jié)合寸灘長江大橋北錨碇對大體積混凝土水化熱進(jìn)行分析,并提出一些降低水化熱方法.

大體積混凝土施工,由于水泥產(chǎn)生水化熱引起的溫度變化,導(dǎo)致內(nèi)外溫差過大容易產(chǎn)生溫差裂縫.因此大體積混凝土的施工應(yīng)進(jìn)行必要的溫度計(jì)算從而采取有效的溫度控制措施,避免混凝土裂縫的產(chǎn)生,力求保證混凝土施工質(zhì)量.

水閘大體積混凝土底板及閘墩,在混凝土澆筑中應(yīng)采取溫控措施,需要優(yōu)化配合比,做好表面保護(hù)和養(yǎng)護(hù),控制澆筑溫度,布置冷卻水管,加強(qiáng)觀測,合理設(shè)置施工縫,布置抗裂鋼筋,添加防滲抗裂纖維材料。

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net 　總第240期交　通　科　技serialno.240 　2010年第3期transportationscience&technologyno.3june.2010 doi1013963/j1issn1167127570120101031033 收稿日期:2009212228 大體積混凝土水化熱施工期溫度 場及應(yīng)力場仿真分析 王　磊　楊培誠 (中交第二航務(wù)工程局　武漢　430012) 摘　要　介紹了大體積混凝土水化熱的有限元分析及其控制措施,結(jié)合鄂東長江大橋南主塔承臺 水泥混凝土澆筑工程,通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定了混凝

介紹了大體積混凝土水化熱的有限元分析及其控制措施,結(jié)合鄂東長江大橋南主塔承臺水泥混凝土澆筑工程,通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定了混凝土配合比設(shè)計(jì),利用有限元模型,提出了解決施工過程中水化熱的具體措施,保證了鄂東長江大橋南主塔承臺的順利澆筑。

孫全勝等：大體積混凝土水化熱溫度效應(yīng)的研究 大體積混凝土水化熱溫度效應(yīng)的研究 孫全勝，張德平 （東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱150040） 【摘要】以梅山跨海大橋?yàn)楸尘埃瑧?yīng)用ansys有限元軟件對該橋橋墩的混凝土水化熱溫度效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值 模擬分析，并且根據(jù)該橋?qū)嶋H工程中監(jiān)測的溫度發(fā)展曲線校正ansys數(shù)值分析的溫度場，得出了大體積混凝土水 化熱溫度效應(yīng)發(fā)展規(guī)律，為以后類似結(jié)構(gòu)的溫控工程提供參考。 【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；水化熱；溫度場；溫度裂縫 【中圖分類號】tu528.0【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】b【文章編號】1001－6864（2012）01－0005－03 由于施工期間水泥的水化熱作用，大體積混凝土 結(jié)構(gòu)內(nèi)部會產(chǎn)生較高溫度梯度，在受到內(nèi)部或外部的 約束時(shí)將產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土開裂。 由于溫度應(yīng)力引起的裂縫具有裂縫寬、上下

結(jié)合國內(nèi)外對大體積混凝土施工期溫度場的研究,介紹了瞬態(tài)溫度場的熱傳導(dǎo)方程對溫度場進(jìn)行了有限元分析,得出了水化放熱模型能較好模擬混凝土溫度場分布的結(jié)論,以達(dá)到防止或減少溫度裂縫出現(xiàn)的結(jié)論。

施工初期混凝土自身水化生熱造成溫度應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會產(chǎn)生溫度裂縫。這就是混凝土水化熱溫度裂縫。本文主要探討控制混凝土水化熱溫度裂縫的相應(yīng)措施。

現(xiàn)階段大體積混凝土、高強(qiáng)混凝土以及耐久性混凝土在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用,由水化熱引起的溫度裂縫問題也越來越被設(shè)計(jì)人員所關(guān)注。水化熱引起的溫度裂縫經(jīng)常發(fā)生在結(jié)構(gòu)施工初期,寬度較大且具有貫通性,對結(jié)構(gòu)的耐久性和透水性產(chǎn)生不利影響。因此在整個(gè)設(shè)計(jì)、施工以及監(jiān)理階段需要對水化熱引起的溫度應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)算。依托某特大橋承臺大體積混凝土的施工,利用有限元軟件模擬水化熱過程,對溫度、應(yīng)力提出控制措施,指導(dǎo)實(shí)際施工。在施工時(shí)采取合理的控制措施,并進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集以驗(yàn)證措施的有效性。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在港口工程中應(yīng)用非常普遍,研究大體積混凝土施工期溫度場的產(chǎn)生、變化及分布機(jī)理,對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行具有重要作用。該文對某塢口塢墩混凝土施工期溫度場進(jìn)行原型觀測,采用ansys軟件完成對塢墩混凝土施工期溫度場進(jìn)行仿真分析,并將仿真與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)果表明,該塢墩在施工的第40h~60h,其后隨著水泥水化熱逐漸消散,溫度逐漸下降;塢墩施工期最高溫度為39.8°c,位置在塢墩內(nèi)部分層施工的第6層,時(shí)間為施工期的第2.6d;仿真分析與實(shí)測結(jié)果基本符合。大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期溫度場的特點(diǎn)及變化規(guī)律適用于分層施工溫控方案。

為研究混凝土壩在澆筑施工過程中產(chǎn)生的水化熱所導(dǎo)致的壩體溫度場變化,以壩體施工澆筑首層混凝土為研究對象,通過理論公式計(jì)算其混凝土生熱速率,使用有限元軟件ansys對其進(jìn)行熱分析,得到壩體的溫度分布云圖以及溫度梯度云圖表明混凝土壩體施工過程中產(chǎn)生水化熱有對壩體溫度場有較大的影響,對此提出了相應(yīng)的處理措施。

針對大體積混凝土澆筑過程中溫度沖擊現(xiàn)象可能引起的早期裂縫,綜合考慮水化熱、混凝土早期彈性模量、混凝土早期強(qiáng)度時(shí)變和混凝土早期收縮徐變效應(yīng)以及水化熱的空變效應(yīng),采用有限元方法分析水化熱溫度場,得到水化熱溫度場和應(yīng)力場的時(shí)變曲線,并進(jìn)行了服役前混凝土的抗裂性評估。計(jì)算和實(shí)測結(jié)果對比表明,水化熱時(shí)變模型預(yù)測的極值溫度、極值溫度梯度完全吻合,該算法對工程實(shí)際具有一定的指導(dǎo)作用。

根據(jù)三維熱傳導(dǎo)理論,運(yùn)用有限元軟件midas,建立大橋承臺大體積混凝土有限元計(jì)算模型,對澆筑溫度場進(jìn)行仿真分析,研究了溫度場以及溫度應(yīng)力在承臺內(nèi)部分布和隨時(shí)間變化的規(guī)律,并與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果表明仿真分析數(shù)據(jù)與實(shí)測結(jié)果擬合較好。

大體積混凝土的廣泛使用，以及混凝土結(jié)構(gòu)中溫度裂縫的產(chǎn)生，使工程技術(shù)人員越來越關(guān)注早期混凝土熱學(xué)和力學(xué)性質(zhì)，以便能夠進(jìn)一步預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)的溫度場、應(yīng)力場和溫度裂縫。大體積混凝土分層澆筑過程中溫度場的仿真分析有一定的技術(shù)難度和復(fù)雜性，而利用有限元程序ansys通用平臺，討論模擬混凝土溫度場理論上的可行性，為研究仿真計(jì)算提供了依據(jù)。

為了研究低彈模基巖地區(qū)大體積混凝土施工期的溫度應(yīng)力,選取低彈?；鶐r地區(qū)兩個(gè)壩塊尺寸差異較大的實(shí)際工程為研究對象,采用有限元法對壩體溫度及溫度應(yīng)力進(jìn)行了仿真計(jì)算,并用彈性地基梁法對其進(jìn)行了復(fù)核。結(jié)果表明:對于基巖彈模明顯低于混凝土彈模地區(qū)的大體積混凝土工程,由于基巖對上部混凝土溫度變形時(shí)的約束較小,對溫控防裂較有利,可參照基巖彈模和混凝土彈模相近的基礎(chǔ)允許溫差標(biāo)準(zhǔn),適當(dāng)放寬基礎(chǔ)溫差標(biāo)準(zhǔn)1℃~2℃,壩體溫度應(yīng)力仍可控制在設(shè)計(jì)允許應(yīng)力范圍內(nèi);當(dāng)放寬基礎(chǔ)溫差標(biāo)準(zhǔn)后,壩體分縫、溫度控制措施等要求均相對降低,可減少溫控投入,為加快工程施工進(jìn)度創(chuàng)造有利條件,具有較好的現(xiàn)實(shí)意義。

大體積混凝土是大型橋梁建設(shè)中必須面對并認(rèn)真解決的新課題。結(jié)合廈門海滄大橋大體積混凝土錨碇分層澆筑動(dòng)態(tài)施工過程,基于三維非穩(wěn)定溫度場和徐變應(yīng)力有限元法,對錨碇施工期和運(yùn)行期的溫度場、溫度應(yīng)力進(jìn)行了仿真計(jì)算。計(jì)算中考慮了外界氣溫的周期變化、太陽輻射、水化生熱、澆筑溫度、分層厚度、徐變及混凝土彈性模量隨齡期變化等因素的影響。仿真結(jié)果給出了溫度場、溫度應(yīng)力的特性、分布及其隨時(shí)間變化規(guī)律。通過仿真分析,能預(yù)測大體積混凝土結(jié)構(gòu)中任一點(diǎn)任何時(shí)刻溫度、應(yīng)力及是否會開裂等信息;能細(xì)致地進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的防裂研究,客觀地評價(jià)所制定的施工方案是否合理,提高工程的抗裂能力與安全性;提出相應(yīng)的溫控措施,為類似工程提供參考依據(jù)。

早期混凝土受自身水化溫升和外界環(huán)境溫度的影響易于產(chǎn)生溫度裂縫。監(jiān)測大體積混凝土澆筑過程中溫度的變化是工程檢測的重要工作。通過試驗(yàn)室足尺混凝土試驗(yàn)進(jìn)行混凝土施工前的溫度的觀測,由溫度結(jié)果分析得出適宜的施工工藝。對調(diào)整施工工藝后的結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行溫度觀測及溫度應(yīng)力分析表明,調(diào)整后的施工工藝明顯降低了混凝土的溫度及應(yīng)力,該工程中大體積混凝土溫度符合工程的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

本文的特色在于對比軟件模擬計(jì)算值與實(shí)測結(jié)果從而找到水化熱規(guī)律,可以為以后大型混凝土結(jié)構(gòu)施工提供技術(shù)意見,特別是降溫措施選取?？刂屏芽p產(chǎn)生,保障施工質(zhì)量。

舉例混凝土熱工性能計(jì)算的過程，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明計(jì)算的準(zhǔn)確性。

對大體積混凝土溫度應(yīng)力及溫度裂縫的研究——本文對大體積混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析.并對由其引起的溫度裂縫提出了具體的防止指施。同時(shí)引用工程實(shí)例，表明這些方法和措施具有良好的效果，可確保大體積混毅土的施工質(zhì)t.