C50大体积混凝土温度仿真及裂缝控制技术研究

为防止C50高标号大体积混凝土因温度急剧变化所产生的内应力引起裂缝病害,本文采用有限元仿真软件模拟分析了实际服役环境下混凝土内部温度及温度应力场随龄期的变化。根据分析结果采取了在混凝土内部搭建冷却水管的温控措施,在施工过程中,通过预先埋设温度测量元器件来实时监控混凝土内最高、最低温度及内表温差,监测数据指出承台混凝土最高温度达55. 3℃,最大内表温差20℃,拆模后混凝土未出现裂缝,混凝土质量良好。     

石首长江公路大桥南塔承台超大体积混凝土施工温控研究

湖北石首长江公路大桥为主跨达820 m的超大跨斜拉桥,南塔承台在7、8月份施工。因此该桥主墩承台的超大体积混凝土温度控制难度极大,有必要采取针对性的温度控制措施以保证混凝土施工质量。根据承台的结构特点,从合理分层浇筑、优化混凝土配合比、严格控制入模温度、布置冷却管等方面对大体积混凝土进行了有效温控。采用缓凝型高性能减水剂,使得混凝土在3～4 d达到峰值温度,有效降低了峰值温度。对承台大体积混凝土温度场进行了实测和仿真分析,结果表明:混凝土入模温度为25.0～27.6℃;承台各层的实测峰值温度为56.1～63.8℃,计算值为57.1～64.2℃,且出现的时间基本吻合;最大实测内外温差为25.9℃,计算值为26.3℃。承台各层混凝土的抗裂安全系数均大于1.44,表明结构受力均处于安全状态。     

大体积混凝土温度控制参数敏感性仿真分析

以康家河大桥为工程背景,采用Midas建立了该桥承台的水化热模型,探讨了影响水化热的主要参数。研究了入模温度、环境温度、冷却水的温度、冷却水的流量和边界条件的放热系数对大体积混凝土的里表温度、最高温度,以及出现时间的影响规律。     

冬季大体积承台温度控制与仿真分析

由于冬季大体积承台施工过程中,混凝土水化热反应,承台内外温差较大,冷却管入水温度难以控制,很容易产生较大的应力从而导致裂缝的产生。该文通过现场高频率温度监控和高密度的测点布置,使用有限元软件精细化仿真模拟承台大体积混凝土施工的湿度变化过程,计算结果与实测温度变化趋势一致,得出入水温度每降低5℃,峰值温度降低的百分比为最大1.60%,而冷却水管附近最大拉应力提升的百分比为4.98%,入水温度对冷却管附近混凝土拉应力的敏感度大于温度峰值;再结合自循环水箱,棉被保温等合理的温控措施;最后达到设定的控制目标,验证温控方案合理。建议冬季施工的大体积承台,冷却管入水温度应不低于5℃,以10～25℃为宜,承台四周拆模时间应控制为4～5 d,拆模后立即对其进行保温养护,确保承台施工质量。     

承台大体积混凝土水化热及温度控制措施研究

为研究大体积混凝土水化热温度场的分布规律,了解冷却水管的具体降温效果以及相关参数对降温效果的影响,以某大跨桥梁大体积混凝土承台为工程背景,采用有限元方法建立承台实体模型,模拟混凝土水化热温度场,分析冷却水管的质量流率和初始温度等参数对混凝土水化热温度场的影响。结果表明:混凝土浇筑后的水化热温度场总体呈现出先升后降的趋势,一般浇筑后2~3d达到温度峰值;布置冷却水管后,混凝土水化热的温度峰值降低了7%~31%,混凝土内总热量减少了约50%;改变冷却水管的质量流率对水化热温度场升温阶段的影响很小,对降温阶段的影响比升温阶段有所增大;降低冷却水初始温度可以加快水化热冷却速率,实际工程中,不必将冷却水温降得过低,保持在环境温度左右即可达到良好的冷却效果。     

平塘特大桥中塔承台大体积混凝土温控技术

平塘特大桥为(249.5+2×550+249.5)m三塔双索面叠合梁斜拉桥,中塔承台于冬季施工,环境温度较低且天气变化剧烈、冷击效应明显。为避免在施工期间出现危害性裂缝,对承台大体积混凝土进行了温度控制。中塔承台分3次浇筑,施工过程中,采用了合理的混凝土配合比;对入模温度进行严格控制;在混凝土外部搭设保温棚,采用蒸汽养生等保温措施;内部设置了冷却水系统进行降温;表面、底面配制了防裂钢筋网。采用有限元软件MIDAS计算承台混凝土温度场和应力场,并在承台内部布置温度测点,对混凝土温度进行全程监测。结果表明:实测温度场的变化趋势与计算结果吻合较好,主要温度场和应力场指标均符合规范要求,大体积混凝土表面在整个浇筑养护期间均未出现明显有害裂缝。     

隧道底板混凝土浇筑水化热计算分析研究

为研究隧道底板一次浇筑施工过程中，结构的温度场和应力场的变化规律及结构抗裂性能，以深圳某隧道长40 m×宽16.25 m×厚1.2 m的底板为工程背景，进行分析。采用ANSYS，建立实体水化热效应温度场和应力有限元模型，并利用matlab处理温度荷载数据，结合实际浇筑方案和拆模时间，研究底板从浇筑至28 d的内部最高温度、最低温度、里表温差和拉应力变化规律。结果表明：混凝土底板在2～3 d内达到温度峰值，最高温度为52.54℃。在第28 d，混凝土里表温度基本与环境温度接近。里表温差最大为21.4℃，发生在2～3 d的时间段内。实际施工时，可采取一定的保湿通风和提高掺合料比等措施，来控制温度峰值。整个施工过程中，混凝土抗裂安全系数均大于1.15，满足规范要求。底板采取一次浇筑的施工方案切实可行。     

锚碇大体积混凝土温控仿真分析与实测研究

基于棋盘洲长江大桥北锚碇的施工，研究大体积混凝土的抗裂安全性评价指标。分别建立了支墩及基础、锚块及后浇带的有限元分析模型，重点分析了入模温度、内部最高温度及内表温差对大体积混凝土抗裂性的影响。研究表明，大体积混凝土入模温度宜控制为5℃～28℃,内部最高温度宜控制为不高于75℃,内表温差宜控制为不大于25℃,同时降温速率宜控制为不大于2.0℃/d。     

宜昌庙嘴长江大桥大体积混凝土温度控制

宜昌庙嘴长江大桥工程桥塔墩承台及锚碇均为大体积混凝土结构,为防止施工过程中结构出现危害性裂缝,对其进行温度控制。基于现行规范和设计要求,提出可行的温控控制标准,采用 MIDAS 水化热模块计算混凝土的温度场和应力场,根据计算结果及相关经验制定冷却水自循环控制系统及其它混凝土表面养护和内部降温等措施,温控过程中布置温度测点实时监测混凝土内、外部的温度,并与计算值进行对比。结果表明,混凝土浇筑体最高温度值、里表温差、降温速率等温度控制指标均满足设计和规范要求,该桥采用针对性强、科学合理的控制措施,有效地降低了大体积混凝土内外温差,在已完成的各桥塔墩承台及锚碇基础部分均未发现明显裂缝。     

低温升低收缩磷渣大体积混凝土温度应力监测数值仿真分析

以重庆某大桥主墩承台为对象,采用C40低温升低收缩磷渣大体积混凝土,利用有限元软件对其温度应力监测数值进行了仿真研究。结果表明:利用有限元软件,仿真计算低温升低收缩磷渣大体积混凝土水化热,可对混凝土水化热实际情况进行较好的模拟及预测。利用有限元软件,对大桥4#承台水化热进行仿真分析,通过对冷却管采取降温措施,发现在承台内部,最高温为71.25℃,最大的内外温差为18.15℃,水化热得到控制,说明采用冷却管降温可行。通过检测拆模后大桥承台的外观,发现无温度裂缝产生,说明采取合理措施控制大体积混凝土水化热温升,能有效控制温度裂缝的产生。     

西江特大桥承台大体积混凝土配合比设计及施工措施研究

在分析大体积混凝土温度裂缝产生机理的基础上,以西江特大桥主墩承台为背景,通过采用低水化热胶凝材料体系、高效缓凝型减水剂及级配良好的碎石优化混凝土配合比,采用降低混凝土入模温度、埋设冷却水管及蓄水保温养护等温控措施,进行承台大体积混凝土施工,并对浇注后承台混凝土温度进行监控,有效避免了有害温度裂缝的产生。     

某斜拉桥承台大体积混凝土水化热分析

通过对某寒冷气温下施工的斜拉桥承台大体积混凝土水化热进行数值模拟和现场监测承台水化热温度,对比分析低温冷却水和长冷却管管长对承台水化热温度发展变化规律的影响。研究结果表明,综合考虑混凝土入模温度、混凝土配合比、外加剂、冷却管的管径和布置形式以及混凝土养护方式等因素,采用低温冷却水和长冷却管管长方案,能有效避免大体积混凝土水化热温度产生裂缝,可为同类大体积混凝土在寒冷气温下施工提供参考。     

哇加滩黄河特大桥承台大体积混凝土施工温度控制

青海省哇加滩黄河特大桥主桥为(104+116+560+116+104)m钢-混叠合梁斜拉桥,承台长42m、宽25.5m、高6m,为大体积混凝土结构;桥址区气温垂直分布,日夜温差较大。为避免该桥承台表面出现大面积的温度裂缝,对承台大体积混凝土施工进行温度控制。针对桥址气候特点、承台的特殊位置等因素,从原材料、混凝土配合比等方面控制混凝土入模温度和水化热总量;采用有限元软件建立承台1/4模型,根据计算结果合理布置冷却水管、制定保温方案等;通过在混凝土内布设温度传感器,对施工过程进行温度监控,并根据温度数据及时调整保温和水化热排出措施、调整混凝土内外温差。采取以上措施,承台施工完成时,未发现大面积的温度裂缝,且混凝土的温度峰值和内外温差均在规范允许值之内。     

承台大体积混凝土温度场数值模拟及监控

文中依托某桥主墩承台大体积混凝土工程,对大体积混凝土进行了温度场数值模拟和现场温度监测结果分析。通过ANSYS有限元分析软件,采用SOLID70热单元,选定与施工温度监测相同的断面进行有限元分析。此外,利用实测温度和冷却水管出入口水温温差,对本工程的大体积混凝土温控技术进行评价。     

大体积箱梁0、1号块混凝土浇筑温度控制

为控制某桥桥墩上现浇0、1号块箱梁的内外温差,消除巨大温差引起的裂缝等结构安全隐患,以实际桥梁工程为背景,采用有限元软件对浇筑后的箱梁0、1号块瞬态温度场进行仿真分析,并在现场埋设温度传感器监测其温度场.结果表明:相对于顶板、腹板和底板,横隔板温度更高且最晚达到最大值(45℃);采用分层浇筑、埋设冷却水管等施工控制措施,各部件温度明显降低,结构内、外温差可以较好地控制在20℃以内,且拆模后未发现裂缝.     

黄埔大桥承台大体积混凝土研究与应用

经对黄埔大桥承台大体积混凝土配合比进行优化设计后,配制出大掺量矿物掺合料混凝土,工作性能优良、绝热温升低、抗裂性能好;对大体积混凝土内部温度场进行计算机仿真和最大温度主应力值计算,从理论上证明了黄埔大桥承台大体积混凝土的安全性。     

保温措施下大体积混凝土冷却管温控温度场和应力场分析

以一个悬索桥承台大体积混凝土构件为例,采用MIADS/Civil有限元软件对无保温措施情况下施工方案进行计算,对比实测温度数据和理论计算温度数据,结果显示两者基本吻合,数值模型的可靠性良好;优化承台表面保温措施和内部冷却管通水,对比分析优化前后承台的计算温度场和应力场,结果表明,施加保温措施、改变冷却管通水参数可控制承台的里表温差,降低承台表面出现温度裂缝的风险。     

承台大体积混凝土防裂技术研究

为了防止主墩承台大体积混凝土因为温度应力而引起危害裂缝,采用有限元仿真软件模拟并且计算了工程实际环境下混凝土内部温度及温度应力随龄期的变化趋势。根据模拟结果通过在混凝土内部铺设冷却水管,同时在施工阶段埋设温度传感器来动态监控混凝土内最高、最低温度及内外表面温差,监测数据表明承台混凝土最高温度54. 8℃,最大内外表面温差20℃,混凝土未出现裂缝。     

沉管结构预制阶段裂缝控制参数影响分析

混凝土沉管隧道在越江和跨海工程中得到了较广的应用,预制方法从传统的干坞法预制发展为工厂法预制。沉管隧道的混凝土管节在工厂化预制阶段容易因温度梯度、收缩以及约束等原因出现危害性裂缝,影响沉管结构的正常使用和长期耐久性。采用数值仿真和试验研究相结合的方法,基于水化度方法建立了混凝土材料模型,综合考虑混凝土温度变形、自收缩和徐变等时变体积变形以及热-力学边界条件;针对沉管工厂化预制的各个阶段,对配合比、入模温度、养护环境温度、模板、拆模时间、养护时间以及保温养护措施等参数进行了对比分析;在温度场和应力场计算结果基础上,以开裂风险指数为主要判断依据,得到了沉管在预制过程中裂缝控制的关键影响因素。研究结果表明:工厂化预制沉管隧道混凝土管节的入模温度和养护温度是沉管结构预制各阶段的关键裂缝控制影响因素,两者之间的关系对沉管结构的裂缝控制有直接影响,入模温度较高时,可以通过提高养护温度来保证沉管开裂风险指数大于1.4。在冬季时,养护温度的提高使沉管有较好的保温效果,进而降低内外温差和开裂风险;但在夏季还需注意控制其内部最高温度。最后开展足尺节段温控试验,提出入模温度和养护温度的控制措施,并通过温度监测得到较高环境温度下的温度控制指标,以指导工厂化混凝土沉管预制阶段裂缝控制。     

某承台大体积混凝土的温控方案设计与实施

大体积混凝土的浇筑必须采取措施以避免因水化热引起的内表温差过大而导致裂缝。该文介绍了浇筑某承台大体积混凝土所采取的温控方案,包括混凝土原材料选用原则、冷却水管的设计和测温系统的设计等,并介绍了其实施效果。由于该温控方案较为合理,现场施工组织细致,因而避免了有害的温度裂缝的产生,保证了承台大体积混凝土的工程质量。