大体积混凝土温度应力监测与裂缝控制研究

混凝土升温过程中,内部温度高于表面温度,表面产生温差拉应力,可能出现表面裂缝,反之,降温过程内部出现裂缝。通过对大体积混凝土的温度和应变监测,调控养护蒸汽温度,有效控制大体积混凝土内外温差,减小温度应力,从而达到减少裂缝的目的。     

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。     

低温施工大体积混凝土桥台裂缝分析

大体积混凝土施工具有水化热高、收缩量大、容易开裂等特点,在低温环境条件的影响下,产生裂缝较难避免。以冬季低温施工产生大体积混凝土桥台裂缝的实际工程为对象,对其桥台裂缝性状进行描述,并结合施工、养护等资料对裂缝成因进行分析,且提出低温大体积混凝土裂缝控制要点。     

含智能感知器件的沥青路面材料力学特性PFC数值分析

埋入式智能感知器件势必会与路面沥青混凝土材料产生交互影响，为研究器件布设深度、数目、形状以及分散情况对沥青路面材料力学特性及破坏形式产生的影响，利用PFC^2D数值模拟软件，从细观角度出发，采用离散元数值模拟的方法建立了在单轴压缩模拟试验条件下沥青试样埋入智能感知器件后的离散元模型，通过模拟沥青混凝土试样在不同影响条件的破坏模式，分析了不同路面埋设深度、器件数目、器件形状和分散状态对含智能感知器件沥青混凝土试样的力学特性及破坏形式的影响规律。研究结果表明：内含智能感知器件的沥青混凝土试样的力学特性及破坏形式受器件数目影响较大，且试验过程中产生的应力集中现象多发生于感知器件边缘与沥青混合料接壤处；器件单元的形状外轮廓会对试样裂缝的开展产生引导作用，矩形感知器件影响下的沥青混凝土试样，其破坏裂缝多呈“V”字形开展，而梯形的智能感知器件在相同的试验条件下容易诱发试样内部产生沿梯形侧边45°的斜裂缝。在各种因素影响条件下，含智能感知器件的沥青混凝土试样以3个器件在试样中呈对角分布状态时的强度最低，稳定性最差，此种分散情况会造成试样最大化程度的破坏。     

预防双块式道床板混凝土裂缝的施工技术研究

针对高速铁路双块式道床板混凝土开裂现象普遍的缺点，分析了双块式道床板混凝土裂缝的主要形式、形成机理及形成原因，并结合兰新铁路戈壁环境严寒、大温差、强风沙、高温和强日照的实际，研究了具有良好保水性、施工性和抗裂性特点的“三低一高”（低胶材用量、低用水量、低坍落度、高含气量）的道床板混凝土配合比设计技术，轨排框架组装轨排和“适温施工、多点布料、一次完成、二次振捣、五步抹面”的混凝土浇注工艺，以及喷涂高效乳液或水溶液养护剂和覆盖养护棉被的道床板混凝土养护新技术等预防双块式道床板裂缝的施工关键技术。该技术应用效果     

混凝土高桥墩温度场特性的实测研究

我国公路桥涵设计规范中缺少桥墩温度荷载模式的相关规定,在桥墩设计中忽略温差产生的局部应力影响,可能导致结构产生裂缝,进而影响桥墩的耐久性能。为研究典型山区环境中桥墩温度荷载模式,进行长达1年的环境温度以及大尺寸桥墩试件温度场的跟踪实测工作,通过捕捉典型气候条件及温度分布,揭示了薄壁墩空间温度场分布特征以及随环境温度变化响应规律,并通过与现有研究及应用中的温差作用模式进行对比,区别薄壁墩的正、负温差分布特征,推演提出山区环境的混凝土高桥墩梯度温差作用模式,供结构设计以及管理养护参考。     

冬季施工大体积混凝土水化热温控措施与研究

桥梁大体积混凝土承台,水泥凝结时,会产生大量的水化热,由于混凝土是绝热材料,因此产生的水化热不能及时释放,导致大体积混凝土内部温度不断升高,形成混凝土的内外温差,当温差过大或升降速度过快时,混凝土就会出现温度裂缝。温度裂缝的产生会降低承台基础的承载能力,降低混凝土的耐久性,造成桥梁安全隐患,危害极大。通过银百高速公路(G69)建设项目甜永段无日天沟特大桥承台大体积混凝土水化热的温度控制实例,分析和研究大体积混凝土设计、实时监测混凝土在施工、养护期间,沿承台长度、高度和宽度方向的混凝土温度变化状态,实行信息化控制,及时优化设计方案、调整保温及养护措施,使混凝土温度梯度和温度增量不致过大,有效控制有害裂缝的产生。     

基于PLC控制系统的喷雾养护台车设计与应用

为解决二次衬砌混凝土脱模后存在裂纹、混凝土强度与耐久性不达标问题，减少混凝土裂缝、掉块等病害，通过引入自动化控制理念，并结合传统养护方式，研制了喷雾养护台车。该台车具有水温自动控制、湿度自动控制和养护行走自动控制的特点。通过加热系统，保证温差在15 ℃内，解决了由于养护水温与混凝土表面温差过大导致混凝土收缩开裂问题；通过湿度监控系统，保证混凝土表面湿度不低于90%，解决了混凝土表面吸水不充分问题；通过自动行走养护系统，保证了混凝土养护的时机与规范性。该设计可降低劳动强度，规范作业，节约水量，保证温差及养护要求，提高养护质量。     

干旱大温差地区混凝土桥梁裂缝产生机理及防治措施

针对干旱大温差地区混凝土桥梁裂缝问题,从桥梁结构设计、施工、运营及养护三个方面分析了裂缝产生的原因及机理,并从这三个方面提出了具体的裂缝防治措施,为干旱大温差地区混凝土桥梁裂缝的防治提供了参考。     

养护温度对环氧树脂混凝土强度影响试验研究

为研究养护温度对环氧树脂混凝土强度性能的影响,通过测试不同养护温度下环氧树脂混凝土的硬化时间、抗压强度,以及应力-应变曲线,分析低温(5℃)、常温(20℃)、高温(35℃)3种养护条件对材料硬化时间、抗压强度树脂、应力-应变发展规律的影响,并对应力-应变本构关系进行双线性拟合分析。结果表明,随着养护温度升高,环氧树脂混凝土的硬化时间逐渐减小,且材料强度提升。相较于20℃的养护条件,5℃养护的环氧树脂混凝土材料强度降低8.4%,35℃养护的环氧树脂混凝土材料强度提高10.5%;温度升高使得应力-应变曲线上升段应力发展较快,而下降段应力也下降迅速。     

钢-混凝土结合段钢梁端面局部承压效应研究

为探究钢-混凝土结合段钢梁端面局部承压效应，在总结境内外相关模型试验、数值模拟和理论研究的基础上，开展了结合段钢梁端面承压的试验研究及有限元分析。研究结果表明：试验试件在最终破坏形态上表现为结合段混凝土与钢结构脱离，正面钢板端部下方破坏时混凝土大块剥落且裂缝呈“八”字型分布，侧面钢板靠近钢板端面呈斜裂缝且裂缝沿着底面发展，符合局部承压破坏特征；根据试验所得荷载～滑移曲线可将加载过程分为线弹性阶段、裂缝发展阶段、屈服阶段，从开始加载到试件破坏，试件裂缝发展的同时伴随着钢梁与混凝土脱离，滑移量的增加，试件刚度的降低；试件极限滑移超过10 mm,呈现延性破坏特征；数值模拟结果表明，钢梁段整体沿加载方向均为压应力，但内部钢梁端面接触区域的混凝土处于更加理想的三向约束状态，其极限压应力在整个加载过程中均远大于混凝土表面钢梁端面压应力；换算至钢梁端面极限平均压应力可以达52.9 MPa,传力效果显著。     

季冻区路面混凝土界面区劣化行为及与强度相关性

为了揭示季冻区路面混凝土界面区在自然环境与车辆荷载耦合作用下的劣化机理，以及界面区劣化对路面耐久性的影响，通过室内设计普通交通环境和超载条件下的荷载-冻融-干湿循环三场耦合试验模拟路面水泥混凝土实际工作环境，并与普通交通条件下的疲劳荷载单因素试验及荷载-冻融双场耦合试验进行对比，以探求季冻区路面混凝土界面区劣化的主要影响因素；采用扫描电镜观测和X射线能谱分析分别测定在混凝土处于不同耦合作用阶段的界面区细观结构、钙硅比变化；采用静态弯拉强度试验测定三场耦合下各阶段的混凝土力学性能，并采用多元回归分析方法揭示路面混凝土界面区劣化行为与混凝土强度的相关性。结果表明：季冻区路面混凝土运营时，车辆荷载主要引起混凝土界面区沿原生微裂缝的局部损坏；冻融循环伴随干湿交替的环境作用促使裂缝在各方向蔓延形成大片缺陷，且该界面区劣化行为是物理-化学过程。主要表现为，路面混凝土的抗弯拉强度呈下降趋势；界面区大量裂缝交叉贯通，密实度显著降低，氢氧化钙结晶析出；超载情况下，疲劳寿命急剧缩短，且界面区内部微裂纹的宽度显著增大。混凝土疲劳破坏时，界面区临界损伤阈值为：界面区宽度为70 μm；密实度为50.96%~54.25%；微裂缝最大长度在24.48~26.04 μm之间；微裂缝最大宽度在11.73~15.72 μm之间。可利用多元线性回归方程描述混凝土强度与界面区结构缺陷之间的定量关系，各结构参数对强度影响程度从大到小依次为：密实度、裂纹宽度、裂纹长度。     

特大方量异形结构大体积混凝土冷却水管布置与参数研究

为避免特大方量异形结构大体积混凝土施工过程中产生温度裂缝,以沪通长江大桥桥塔下横梁为工程背景,采用MIDAS软件建立大型有限元温度场模型。针对下横梁大体积(11 600m~3)、高强度(C60)、结构不规则的特点,以内部最高温度及最大主拉应力为主控参数,优化冷却水管布置及相关参数选取。结果表明:冷却水管布置的间距越小、根数越多,下横梁混凝土降温越快,这会造成混凝土内部收缩过快,使得最大主拉应力变大;冷却水管通水温度越低、通水时间越长、通水流速越大,会导致与混凝土内部温差过大,增加收缩应力。实践证明,采用优化的方案后,各项温度参数均满足规范要求,有效地避免了结构产生有害的温度裂缝。     

大体积混凝土裂缝成因分析及控制措施

随着科学技术的进步,新材料、新技术的广泛应用,桥梁跨度越来越大,大体积混凝土应用越来越广泛,承台混凝土体积越大,混凝土内部水化热聚集就越多,内外散热不均匀不一致,使混凝土内部产生较大的温度应力,导致承台混凝土开裂,给工程质量埋下了严重的质量隐患,因此,承台大体积混凝土设计、施工时如何降低混凝土内部温度,如何降低混凝土内外温差,防止裂缝产生是关键。本文结合临吉高速公路壶口黄河大桥主墩承台设计及施工要求,分析大体积混凝土裂缝成因和控制措施。     

大体积混凝土施工裂缝控制技术

大体积混凝土施工中，由于水泥水化热引起混凝土浇注内部温度和温度应力剧烈变化，由此而产生的温度应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。裂缝会影响混凝土的整体性、防水性和使用的耐久性，因此如何控制裂缝是混凝土施工成败的关键。本结合工程实际，分析了控制大体积混凝土施工的方法及措施，取得了良好的施工效果。     

鹤洞大桥大体积混凝土的温度控制及防裂

介绍了鹤洞大桥大体积混凝土结构温度场的测试结果，分析了混凝土产生温度裂缝的原因，提出了温度应力计算及温差控制原则，制定了大体积混凝土浇注的温度控制措施。     

深圳新区大道大体积混凝土的施工技术

混凝土的体积大，水化热造成温差大，从而容易产生温度应力，形成裂缝问题，在施工中如何采取措施避免裂缝，提高混凝土的质量，结合深圳新区大道主体结构大体积混凝土浇筑的工程实践，从混凝土原材料选择、配合比设计和施工措施等方面进行总结，有关经验可供相关专业人员参考。     

新疆绿洲、荒漠区气候对沥青路面裂缝影响分析

基于新疆绿洲、荒漠区的路面裂缝病害和气候工况调查,采用SPSS软件进行数据分析,确定不同气候因素对新疆绿洲、荒漠区沥青路面裂缝的影响。调查研究表明:新疆绿洲、荒漠区50℃以上的季节性大温差和年平均降雨量250 mm以下分别约占80.23%、99.04%,路面在季节性大温差形成的温度应力反复作用下,易产生温度疲劳裂缝;降雨量少造成空气干燥致使基层养护困难,基层材料易发生干缩裂缝进而产生自下而上的反射裂缝,从而造成新疆绿洲、荒漠区沥青路面裂缝病害显著。     

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。     

养护方式对宁波通途路综合管廊混凝土抗裂性能的影响

为提高综合管廊混凝土的抗裂性能，开展椭圆环法及实体模型试验，对胶砂或混凝土初始开裂时间、裂缝宽度、总开裂面积进行统计与分析，以研究减缩剂养护、混凝土养护剂养护和土工布养护3种养护方式对综合管廊混凝土抗裂性能的影响。由试验结果得出： 1）减缩剂养护使混凝土初始开裂时间相比土工布养护推迟了约6.65%，裂缝宽度降低了约70.67%； 养护剂养护下混凝土初始开裂时间相比土工布养护提前了约0.77%，裂缝宽度增加了约11.20%。2）减缩剂养护使平板总开裂面积相对于土工布养护减少了46.97%；养护剂养护使平板总开裂面积相对于土工布养护增加了约7.15%。研究表明: 减缩剂养护可以明显改善综合管廊混凝土的抗裂性能，而当混凝土养护剂养护方法不当时对提高混凝土抗裂性能的效果不明显。