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。     

跨海大桥大体积混凝土承台水化热实测与分析

为探明海洋环境对跨海大桥大体积混凝土水化热的影响规律,以海南省某跨海斜拉桥为背景进行研究。对该桥承台进行冷却系统设计和温度场实测;采用有限元软件MIDAS FEA建立承台仿真分析模型,在温度场仿真结果与实测值吻合良好的基础上,进行混凝土配合比、入模温度、环境温度、冷却水流量和水温、拆模时间等参数分析。结果表明:采用复掺技术可降低绝热温升达6.07℃;入模温度和环境温度均降低10℃时,内表温差分别减小4.26℃和增大9.05℃;冷却水流速大于0.8m3/h时冷却效率反而降低;年平均风速作用下5d拆模时最大内表温差达24.29℃。建议海工大体积混凝土采用复掺技术;控制入模温度和环境温度;根据测试结果动态调整冷却水流量和温度;正常天气时拆模时间不少于7d。     

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。     

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。     

红谷沉管隧道管节大体积混凝土温控与防裂技术

红谷双向6车道沉管隧道管节具有横断面尺寸大且结构形式复杂、一次浇筑混凝土体量大、内外温差及温度应力大和防渗抗裂性能要求高的特点。针对这些特点首先通过水化放热性能试验和小圆环开裂试验优选了胶凝材料体系,进而通过力学性能、耐久性能及抗渗性能试验确定了低热低收缩的混凝土配合比,然后开展现浇试块和管段的温度测试,分析大体积混凝土内温度变化规律和冷却水管的降温作用,并结合温控测试与信息化施工技术指导了后续管段预制中冷却水管的布置及相关温控防裂措施的动态部署。最后结合试验分析结果与现场施工环境,形成了管节混凝土入模温度控制、分段分次分节浇筑和快插慢拔捣固工艺、循环冷却水管通水时间和管节拆模时间控制、管节各部位针对性养护措施等贯穿管节预制全过程的防裂技术,确保了沉管管节大体积混凝土的防裂抗渗性能。     

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。     

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。     

深中通道钢壳沉管自密实混凝土拌合物泵后性能评价及预测模型研究

为保证钢壳沉管自密实混凝土的入舱质量,对钢壳沉管E1—E4管节现场泵后的自密实混凝土拌合物性能进行取样测试,基于灰色关联分析、支持向量机和贝叶斯推断,对影响钢壳沉管自密实混凝土拌合物泵后性能关键参数的敏感性进行评价,同时建立自密实混凝土拌合物泵后性能预测模型。结果表明:1)泵送距离、弯头数量、输送时间和环境温度均与钢壳沉管自密实混凝土拌合物的泵后性能(入模温度、扩展度、V漏斗流动时间、L型仪H_2/H_1及含气量)存在关联性,且敏感性大小为环境温度输送时间弯头数量泵送距离; 2)经过工程实际验证,建立的支持向量机非线性预测模型和贝叶斯线性概率预测模型的精度均较高且具有较好的鲁棒性; 3)支持向量机非线性预测模型的预测精度要高于贝叶斯线性概率模型,而贝叶斯显式概率模型的实用性强于支持向量机隐式模型,此2类预测模型的结合使用,成功指导了深中通道钢壳沉管自密实混凝土后续管节的施工质量控制。     

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。     

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。     

襄阳东西轴线项目沉管预制局部块体试验研究

襄阳市东西轴线项目沉管预制采用节段整体式全断面顺浇法，具有高强度、大断面、大体积的特点，管节控裂难度较大。为验证混凝土配合比、施工工艺以及裂缝控制措施的可行性及可靠性，采用Midas FEA软件，进行沉管管节在设计工况下的水化热温度应力数值仿真模拟计算，分析管节浇筑过程中混凝土内部温度及应力变化情况。数值仿真结果表明，管节连接处抗裂安全系数较低。进而选取理论开裂风险最高的边墙倒角位置和施工难度最高的中隔墙倒角位置进行模型试验，实际模拟钢筋及预埋件施工工序，全面检验原材料、配合比和混凝土施工性能的可靠性，并布设智能温度监测系统。通过局部块体试验，合理优化钢筋及预埋件的结构形式和安装工序，验证混凝土性能并优选施工配合比；同时，通过提出的原材料温控标准对模型试验进行温度智能监测数据分析。     

中空圆环形冻结管温度场发展敏感性分析

为研究中空圆环形冻结管在冻结过程中对周围环境因素的敏感性，运用有限元分析软件进行建模，分别讨论当土体的潜热、导热系数、比热改变时，中空圆环形冻结管的温度场发展规律。结果显示:导热系数的变化可以显著影响温度场的发展，随着导热系数的增加，土体达到冻结温度的时间逐渐缩短；随着比热的增大，土体降温速度减缓，最终的冻结温度也有所升高；相变潜热对温度场的发展没有显著的影响。在实际工程中，使用相应的施工方法改善冻结土体的参数，可以有效地改变冻结效率。     

整体浇筑大体积混凝土承台的温度控制分析

大体积混凝土承台整体浇筑能提高承台的整体性,但水泥的水化热反应较分层浇筑时剧烈,产生温度裂缝的概率高。文中采用有限元结构计算程序,用水化热分析模块模拟计算承台整体浇筑的过程,提出了控制混凝土内部最高温度、降低混凝土降温速率、优化边界约束等温控措施。     

混凝土桥墩裂缝成因分析

大体积混凝土结构在施工过程中的后期易因水化热的温升产生裂缝，而老混凝土的约束作用又对裂缝的产生有一定的影响。现利用有限元分析软件对一混凝土桥墩的裂缝的成因及其影响因素进行分析，从而得出老混凝土的约束作用会加剧裂缝的产生并改变裂缝的形成位置的结论。     

钢管混凝土拱肋施工过程截面温度特性分析

应用大型通用程序对钢管混凝土构件截面温度场进行计算。对不同的水化热计算模型进行比较分析,认为复合指数式较为合适。对钢管壁厚、管径、混凝土导热系数等参数对钢管混凝土拱肋施工过程截面温度特性的影响进行了分析,结果表明:钢管壁厚影响较小,而管径的影响较大;混凝土导热系数对截面温度场有一定的影响,但对于同一种骨料的混凝土其影响不大。     

杭州地铁1号线深基坑地下连续墙变形有限元分析

针对杭州地铁1号线火车东站深基坑地下连续墙变形超过设计值的情况,对连续墙变形进行了有限元分析,计算结果与监测数据较为接近,验证了数值模型的可靠性;通过现场调查结合有限元分析认为,支撑架设不及时、降水不到位、基坑周边堆载是造成连续墙变形急剧增大的主要原因;探讨了上述因素对连续墙变形的影响;针对存在的问题及时采取措施控制变形,监测表明变形渐趋稳定,基坑安全可控。     

基于Midas/GTS高边坡开挖及加固施工稳定性分析

结合Midas/GTS软件中的有限元计算边坡稳定性分析,考虑土体的应力-应变-位移关系,确定稳定安全系数;通过算例分析,在公路高边坡施工中,引入有限元计算边坡的稳定安全系数,分析结果显示:高边坡处于不稳定状态,必须采取加固措施。     

冻土地区桩基础施工热稳定性分析

针对多年冻土地区桩基施工中水泥水化热对桩周温度场的热扰动问题．进行考虑相变的三维非稳态热分析,通过有限元模拟计算,得出随时间变化桩周温度场变化规律及不同深度处随时间变化沿径向桩基温度场变化规律。结果表明：混凝土水化热对桩周围土体的热扰动大而且时间长,应采取措施减小混凝土水化热,从而达到减小冻土区桩基热扰动问题。     

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。