大体积混凝土温控设计及施工控制

合理的温控措施和浇筑工艺是保证大体积混凝土施工质量的重要手段。文章详细介绍了荣（成）-乌（海）高速小沙湾黄河特大桥主塔承台大体积混凝土的温控设计、温控措施、温度监测,并对监测成果进行了分析。     

南洞庭湖特大桥塔座及首节塔柱温控技术分析

为研究南洞庭湖特大桥塔座及首节塔柱大体积混凝土在浇筑过程中的温度应力水平,采用有限元仿真软件建立模型,分析现场浇筑情况下大体积混凝土温度及温度应力随龄期的变化情况,对比混凝土中有无设置冷却水管对大体积混凝土温控的重要影响。     

大体积混凝土养护及温控施工方案研究

依托某大桥承台的大体积混凝土在10℃和20℃施工温度工况,对混凝土的内外温度及温差进行了计算,基于计算结果,给出了总体温控施工方案。结果表明:在10℃和20℃施工温度下,大体积混凝土施工内外温差均不大于25℃,采用合理厚度的泡沫板保温措施进行承台混凝土养护即可满足混凝土温控要求;建议采用安装冷却水管、埋设测温监控、控制混凝土浇筑和养护质量等方法来进行大体积混凝土的养护及温度控制。     

复杂岩层水域大体积现浇异形混凝土承台施工技术研究

武穴长江公路大桥15号墩承台为哑铃形承台,承台尺寸58.8m×28.8m×7m,浇筑方量9 560.2m3,封底混凝土厚5m,承台下设38根直径3m、桩长84m的钻孔灌注桩。选取适宜的混凝土材料参数及配比,采用MIDAS/FEA有限元分析软件辅助开展温控计算,分别对无管冷分块不分层、有管冷分块不分层、无管冷分块分层、有管冷分块分层4种情况开展计算,分析最高温、最大内表温差、温度应力等开裂风险影响参数的变化。同时,介绍了大体积异形承台预留后浇带分层分区浇筑技术、大体积承台后浇带模板整体式支撑技术、大体积承台后浇带温控技术等施工关键技术,为大体积现浇混凝土施工提供整体保障。     

大体积混凝土入模温度范围控制有限元分析

文章结合实际工程,探究大体积混凝土由于水泥水化热导致混凝土在施工及养护过程中出现的升温和降温过程,利用ANSYS有限元分析模拟不同工况,得到各工况不同龄期条件下混凝土的理论最高温度、最大温度应力,求得大体积混凝土安全系数。通过模拟确定适合当地气候条件的混凝土浇筑温度,为以后车站结构大体积混凝土浇筑工作提供依据。     

泵闸工程大体积混凝土结构裂缝控制关键技术研究

温度荷载是导致泵闸混凝土结构产生裂缝的主要原因之一.泵闸中的进出口流道结构、底板、墩墙的尺寸往往属于大体积混凝土范畴,其为空间复杂异性体,尺寸大且个性化突出,若施工过程中温控措施不合理,混凝土浇筑块内外温差过大,结构在变形约束和温度荷载的作用下,容易产生过大拉应力,显著增加结构的开裂风险.结合航塘港泵闸实际工程,从材料措施、温控措施、结构措施,以及管理措施方面综合讨论了泵闸工程大体积混凝土结构裂缝控制关键技术.其成果可为相似的工程提供参考.     

基于Midas的拱座基础大体积混凝土温度影响因素分析

温度控制是大体积混凝土施工质量控制的重要环节,施工工艺参数是控制大体积混凝土温度裂缝的主要技术措施之一。该文通过采用Midas软件建立有限元模型分析浇筑方式、冷却管间距、浇筑温度和保温开始时间等施工参数对大体积混凝土温度的影响,结合具体工程所处环境情况,提出了控制大体积混凝土温度裂缝的技术措施。优化水泥混凝土材料组成,采用40%粉煤灰等量取代水泥,可以降低材料绝热温升9.08℃左右;混凝土浇筑采用分层间歇5d或分层连续间隔4h,冷却管水平和竖直间距为1.5m;浇筑温度越高,内部温升峰值明显增加,应通过在拌和水中掺加冰屑、石料提前浇水预冷等技术措施尽量降低混凝土浇筑温度;为减小里表温差和温降速率,浇筑48h后用保温篷布进行保温,同时应根据实时监测温度数据及时调整保温措施。     

空间立体冷却网对桥梁基础大体积混凝土温控效果研究

为了减少大体积混凝土分层,减少施工工序,控制施工时间,克服冷却管在厚度方向降温效果不显著的问题,提出一种采用埋设冷水管和预埋垂直钢管降温法相结合的空间立体冷却网来解决温控问题。依托实际工程,模拟无温控措施、布设冷却管和布设空间立体冷却网不同工况下一次性浇筑厚度为单层厚和双层厚的分层浇筑过程,结果表明在混凝土浇筑厚度较厚时采用空间立体冷却网进行温控,能够有效降低施工期的温度和温度应力,将该施工工艺与分层连续浇筑施工有效的结合起来,可以达到缩短工期的目的。     

非洲地区大体积混凝土施工研究

非洲地区基础工业差,优质混凝土原材料选择空间小,且混凝土单次浇筑方量大,强度等级高,施工环境恶劣,导致大体积混凝土温控难度大。为了降低大体积混凝土温控指标,避免出现温度应力裂缝,通过优化配合比设计,在混凝土结构物中布置循环冷却水管,取得了良好的效果,为非洲地区类似工程提供了借鉴。     

斜拉桥下塔柱大体积混凝土温控研究

大体积混凝土由于其聚集的水化热高且混凝土散热困难,因此温度裂缝控制是大体积混凝土施工的关键。该文结合工程实例,依据温控标准,提出温度控制措施,通过Midas软件模拟大体积混凝土的温度场,分析混凝土浇筑、水管冷却及边界条件等因素对其温控的影响,并制定相应的温度监测方法以检验温控标准和措施效果。其数值分析与现场监测结果达到较好的吻合。     

某正交异性板钢箱梁斜拉桥UHPC组合桥面改造方案研究

某跨江大桥为主跨460m的斜拉桥,运营多年后正交异性板钢箱梁出现大量裂纹,提出采用超高性能混凝土(UHPC)组合桥面(由配钢筋网的UHPC层与钢桥面板通过短栓钉组合而成)进行改造。为选择合适的改造方案,采用有限元法建立原钢箱梁和UHPC组合桥面钢箱梁(UHPC层厚4.5,5.5,6.0cm)模型,分析各疲劳细节应力及UHPC层应力;开展UHPC层配置钢板条的组合结构模型试验,验证其疲劳性能。结果表明:UHPC组合桥面降低了钢箱梁各疲劳细节最大应力幅,降幅为11%~88%,顶板疲劳细节处裂纹尖端最大应力幅降幅达92%;疲劳荷载作用下,UHPC层顶面应力较低,钢桥面板开裂后UHPC层底面应力较大;采用钢板条对5.5cm厚UHPC层的组合结构加强后,UHPC层名义开裂应力达43.2MPa,200万次疲劳寿命达22.1MPa,疲劳性能满足要求,选择该方案进行改造。     

预制超高性能混凝土π形梁桥的设计与初步试验

为解决传统混凝土简支梁桥接缝多、易开裂、耐久性低等问题,提出一种新型预制超高性能混凝土（UHPC）π形梁桥结构。研究了超高性能混凝土π形梁桥的主梁形式,并与相同30 m跨径传统混凝土T形梁桥进行了对比,结果表明其自重仅为传统混凝土T形梁桥的47%。参考材料试验结果,取设计用UHPC受压本构关系为线弹性,受拉本构关系为理想弹塑性,并根据法国超高性能纤维配筋混凝土（UHPFRC）结构规范对π形梁进行承载能力极限状态及正常使用极限状态下的配筋设计。为探究超高性能混凝土π形梁的抗剪及抗弯性能,对2根1：2截面缩尺梁模型进行试验研究及非线性有限元分析。结果表明：超高性能混凝土π形梁桥的初裂应力及承载能力均满足工程要求;纵向配筋率的提高能够显著提高梁底纵向开裂应变,限制裂缝开展;按法国规范计算相应荷载下的裂缝宽度值大于试验测量值,理论计算偏安全;试验值与模拟值吻合较好,验证了ABAQUS损伤塑性模型中所取材料参数的准确性和适用性;受拉塑性参数中的极限拉应力对于模拟结果影响较大,需根据试验获得准确数值。     

新型UHPC箱梁桥面体系横向受力性能

为研究新型UHPC连续箱梁桥面体系的受力特性,以广东清新大桥石角侧跨堤引桥为工程背景进行试设计,建立空间有限元模型进行桥面体系静力计算,以此为基础开展了1∶2缩尺模型试验和非线性有限元模拟,并对影响开裂应力的主要因素进行了参数分析。研究结果表明:UHPC箱梁试设计方案整体计算满足要求,正常使用极限状态桥面体系计算时,纵向未出现拉应力,横隔板上弦板底面最大横向拉应力为11.3 MPa。缩尺模型试验结果表明,桥面体系中横隔板上弦板下缘名义开裂应力为15.4 MPa,极限状态名义应力为68.2 MPa。开裂应力和承载能力均满足工程要求。横向受力抗裂性能参数分析表明,采用法国UHPC结构规范计算名义开裂应力是可行的,增大配筋率整体上可以提高上弦板下缘开裂应力,在实桥中,上弦板下缘钢筋直径建议取值■12～■40。增加上弦板高度可以提高抗裂安全性,当试验模型上弦板高度从24 cm增加到36 cm时,抗裂安全系数从1.24增加到1.52。     

全预制轻型预应力UHPC薄壁盖梁抗剪性能试验

为解决桥梁装配式施工中传统混凝土盖梁自重过大、整体吊装困难的难题，提出全预制轻型部分预应力超高性能混凝土（Ultra-high-performance Concrete，UHPC）薄壁盖梁的设计方案。为研究UHPC薄壁盖梁的斜截面抗裂性能及抗剪承载力，完成1根相似比1：2的大比例UHPC薄壁盖梁共2次模型试验，获得模型从加载到破坏全过程的开裂和破坏荷载、裂缝和变形分布规律等关键试验结果；分析梁体应变、预应力、裂缝的分布规律，考虑UHPC的应变硬化特征，基于材料力学公式提出斜截面开裂剪力的理论计算方法，考虑UHPC结构裂缝分布和结构形状系数等，提出斜裂缝宽度的计算公式。按照不同规范对UHPC盖梁抗剪承载力进行计算对比，以法国UHPC规范为基础，对比分析UHPC基体、箍筋、钢纤维及纵筋销栓作用对结构抗剪承载能力的影响程度。研究结果表明：计算结果与模型的开裂剪力以及裂缝宽度吻合良好；各国规范均低估了UHPC结构的抗剪承载能力；提出的UHPC盖梁具有自重轻、施工快捷等特点，充分利用了UHPC的超高抗拉性能和应变硬化特征，具有优异的斜截面抗裂性能以及抗剪性能；建议取消弯起钢筋、适当增加预应力筋，浇筑UHPC时应增设抗浮措施等。研究成果可为UHPC盖梁的应用提供参考。     

青藏高原多年冻土区站场路基温度场的有限元模拟

在多年冻土区修建铁路站场路基,打破了原来天然地表与外界的热力平衡,地下温度场将重新分布。根据此特征可以推断多年冻土的发展演化趋势以及评定路基的稳定状况,结合实际监测数据,利用AN SY S软件对路基下温度场进行有限元数值模拟。模拟计算结果表明:路基下冻土上限发生了上移,多年冻土得到了保护;试验段内冻土人为上限和未受路基影响的冻土天然上限均逐年下降;同时,路基阳坡、阴坡两侧地下的温度场分布特征的差异构成了路基不均匀变形和路面裂缝的潜在威胁。     

UHPC在槽形钢-混凝土组合梁的应用与分析

以某大跨连续钢-混凝土组合梁为工程背景,对钢-UHPC组合梁和钢-C50混凝土组合梁进行整体和局部对比分析。结果表明,整体计算中,钢-UHPC组合梁的刚度略小于钢-C50混凝土组合梁,基本组合下钢-UHPC组合梁中钢梁应力比钢-C50混凝土组合梁下降约27%。局部有限元分析中,频遇组合下钢-C50混凝土组合梁的桥面板已开裂;钢-UHPC组合梁桥面板的最大拉应力作用范围比钢-C50混凝土组合梁小,仅出现在纵肋下缘,且最大拉应力小于UHPC材料的开裂应力。钢-UHPC组合梁可大幅降低结构自重,进一步减小钢梁截面,有望解决大跨度连续组合梁中桥面板开裂问题。     

APP改性油毡层间防裂效果有限元分析

针对APP改性沥青油毡在旧路面沥青混凝土加铺层间防裂中的应用还不广泛,许多研究尚不完善,尤其是力学分析较薄弱的情况,以徐州G104国道机场路改造工程为依托,首先详细解释了APP油毡的工作机理。然后采用有限元方法利用ANSYS软件建立了APP油毡层间防裂效果分析的计算模型,结合依托工程拟定计算参数,经比较分析确定了计算点位。最后全面系统地研究了在行车荷载、温度荷载及两者耦合作用下,APP油毡夹层对加铺层结构的最大主应力、最大剪应力、等效应力、弯沉差等主要控制开裂变量的影响,并推荐了APP油毡的最佳拉伸模量,以期为APP油毡层间防裂提供理论和工程应用的依据。     

江阴靖江长江隧道工作井侧墙抗裂防渗研究与应用

为解决工作井侧墙混凝土收缩开裂及侧墙顶部与环框梁结合部位不密实而引起的渗漏问题，首先，采用考虑材料、结构、环境、施工等多因素耦合机制模型，[JP2]量化评估混凝土开裂风险，提出抗裂性控制指标； 然后，通过综合运用黏度调控、水化历程与膨胀历程双重调控技术，实现了工作井侧墙中低胶材混凝土自密实性能与抗裂性能协同； 最后，结合入模温度控制、冷却水管、控制布料间距与浇筑速率以及保温保湿养护等工艺措施，提出了超长大体积、分步浇筑的工作井侧墙抗裂防渗成套技术方案。工程应用结果表明，工作井侧墙与环框梁结合密实，单边最大长度为53.6 m、一次性浇筑累计长度达120 m、厚1.5 m的工作井侧墙未出现裂缝及渗漏。     

大体积混凝土配比设计与综合温差控制技术

通过对大体积混凝土配合比设计及温差控制技术的研究与实践,认为大体积混凝土的性能应由绝热温升、强度、工作性、耐久性四项指标综合衡量;在温差控制中,应充分利用补偿收缩混凝土的温度补偿效应,并准确计算相关参数基本与实际相近;在实际施工中提出混凝土浇筑放热后注意开裂危险期,并严格监控温差变化。     

钢-UHPC组合梁负弯矩区受力性能试验

为解决钢-混组合梁负弯矩区桥面板的开裂问题，以桥面连续钢-混组合梁为研究对象，负弯矩区桥面板采用超高性能混凝土（Ultra-High-Performance Concrete，UHPC）代替传统普通混凝土，对其抗裂性能展开研究，并设计3根不同负弯矩区接口形式的钢-UHPC组合梁，采用一种独特的转角加载方式进行全过程静力加载试验，获得转角、临界开裂荷载、应变等关键试验数据；基于Abaqus的混凝土塑性损伤模型建立试验梁的非线性有限元模型，并对试验过程进行模拟。研究结果表明：钢-混组合梁负弯矩区采用UHPC，能明显提高负弯矩区的开裂性能、有效解决了负弯矩区桥面板的开裂问题；建议了合理的负弯矩区接口形式及负弯矩区UHPC纵向铺设长度取0.1L；采用黏结滑移理论，提出了简易的UHPC裂缝宽度计算公式。