铁路预应力混凝土槽形梁施工水化热的实测与分析

根据铁路混凝土槽形梁浇筑时水化热温度的现场测试结果,绘制了温度变化的时程曲线,得到预应力混凝土浇筑后梁体不同部位在水化热影响下的温度峰值及温差变化规律。分析结果表明:槽形梁混凝土水化热的最高温度达到了72.5℃,最高温度出现在腹板的中下部;腹板各测点的最高温度均大于底板各测点的最高温度,且达到最高温度所用的时间也有所差异;腹板部位的竖向温差均在20℃以上,而底板竖向温差为9℃;腹板表面测点和底板各测点在混凝土浇筑完毕80 h后降至环境温度。根据水化热温度的变化规律,从材料配比、混凝土浇筑工艺、施工养护、施工阶段4方面提出了控制混凝土水化热的措施。     

桥梁锚碇基础水化热仿真模拟

以宜昌某在建大桥大型隧道锚为工程背景,利用Midas有限元分析软件对水化热产生的温度场进行计算模拟,防止由于水化热过大产生温度裂缝。分析了不同胶凝材料用量、冷却水管不同布置方式对大体积混凝土水化热的影响,并提出临界厚度。建模分析结果表明,水泥用量降低会导致水化热减少,每方混凝土增减10 kg水泥用量,会使得水化热产生的温度增减1℃。通过布置冷却水管,能够有效降低水化热,降温效果比改变胶凝材料用量要好,是降低大体积混凝土水化热直接有效的方式。提出临界厚度的概念,混凝土浇筑厚度大于临界厚度时,需要采取人为措施来降低水化热;浇筑厚度小于临界厚度时,不布置冷却水管也能使内外温差控制在规范限值之内。     

特大桥实体桥墩水化热温度控制有限元分析

应用ANSYS有限元软件,建立了广州动车段走行线特大桥桥墩施工水化热温度控制分析模型,结合监测结果,研究桥墩温度场和应力场的变化规律,并对不同浇筑温度、混凝土骨料岩性和材质模板等对水化热的影响进行分析.研究结果表明:随着浇筑温度的降低,桥墩水化热反应最高温度降低;在满足强度要求的前提下,选用石英岩作为混凝土骨料能使桥墩水化热温度最低;选用木模板可减小桥墩内外温差.     

混凝土箱梁水化热温度试验研究

研究目的:温度应力已被认为是混凝土箱梁开裂的主要原因之一。为了掌握水化热温度沿箱梁截面的分布规律,并根据混凝土施工工艺状况,估算温差应力,特对混凝土箱梁进行了水化热温度试验,为箱梁设计与施工提供有益的参考。研究方法:水化热温度测试选取了梁体的跨中及端部截面,按照能够充分反映箱梁水化热变化情况的原则,分别在顶板、底板、腹板布置了内埋式温度传感器,从混凝土入模开始,量测水化热温度的变化情况。研究结果:根据温度测试结果,可以绘制出混凝土水化热温度随观测时间变化的曲线。通过对秦沈客运专线箱梁温度测试结果的总结分析,重点阐述了箱梁混凝土早期水化热温度发展的一般规律,其中包括水化热温度时程曲线的一般形式、温升基本规律、温降基本规律、混凝土的温度梯度、入模温度与温度峰值的关系等,并提出了防止温差过大而引起混凝土开裂的工程措施。     

钢管微膨胀混凝土的水化热与限制膨胀性能分析

以膨胀剂掺量为基本参数,对不同水化热温度影响下的5根钢管微膨胀混凝土构件的膨胀性能和应力场进行了研究,考察了水泥水化阶段钢管微膨胀混凝土构件温度场及其核心混凝土的限制膨胀特性.结果表明,钢管微膨胀混凝土构件截面温度场的变化规律与普通混凝土构件类似;核心混凝土中掺加膨胀剂,补偿收缩效果明显,并且在钢管的限制作用下产生了一定的预压应力.根据试验结果,分析了核心混凝土限制膨胀的应变特点及其影响因素,研究了核心混凝土预压应力的产生、分布特点及其与膨胀剂掺量的关系,为钢管微膨胀混凝土的优化设计提供了依据.     

高铁简支钢管拱桥拱座大体积混凝土水化热及温控措施研究

混凝土梁钢管简支拱桥因其拱座构型复杂、混凝土体积较大,在浇筑过程中可能产生过大的水化热,从而导致结构出现裂缝,影响其耐久性和承载力,因此有必要对其进行分析并采取温度控制措施。针对某高铁线144 m尼尔森体系简支拱桥拱座水化热问题,采用有限元软件MIDAS/FEA建立仿真模型,分析冷管布置、入水流量、入水温度与通水时间对内部水化热冷却效果的影响,并确定该实际工程的最优冷管参数。研究结果表明:布置冷却水管是一种有效的水化热温度控制措施;合理选取冷管参数可以有效降低拱座大体积混凝土中水化热温度,避免混凝土开裂;有限元仿真与实测值最大温差不超过4℃,说明有限元仿真可以较为准确地模拟结构内部因水化热引起的温度与应力变化情况。     

基于早期温度应力的道床板施工方式

建立考虑水化热、混凝土收缩和弹性模量等时变参数的双块式无砟轨道道床板早期温度应力瞬态分析有限元模型,分析道床板内部水化热与外部环境温度共同作用下的道床板早期温度应力分布特征,比较不同施工季节、浇筑时刻以及钢模支撑条件对道床板早期温度应力的影响。研究结果表明:道床板早期温度应力受水化热和外界环境温度影响较大,内部应力主要受控于水化热,表面应力主要受控于环境温度,轨枕侧边是容易产生早期温度裂缝的薄弱环节。在施工温度降低条件下,道床板侧边和顶面容易产生裂纹。为减少混凝土早期裂缝的开展,应选择在傍晚时分浇筑混凝土,适当延长拆模时间,气温较低时拆模至少为3 d后,浇筑温度较高时拆模至少为4 d后。     

混凝土水化热对寒区隧道围岩融化及回冻过程的影响

混凝土水化热是导致围岩融化的主要热量来源之一,不同水化热放热方程(不同放热速率)对结果影响较大。本文以昆仑山隧道为例,利用有限单元法计算考虑混凝土水化热及其放热过程和不考虑水化热的隧道围岩融化回冻过程,分析水化热对围岩融化、回冻过程的影响。2种工况计算中均考虑施工过程、隧道衬砌内缘温度变化、防水隔热保温层、入模温度、相变等因素。结果表明:在寒区隧道围岩施工过程中,混凝土水化热增加了围岩的最大融化深度,同时使围岩温度升高;考虑混凝土水化热影响寒区隧道围岩回冻时间比不考虑水化热情况晚1年。     

大体积混凝土水泥水化热施工冷却技术

大体积混凝土由于内部水泥水化热引起的温度上升 ,一般混凝土浇筑后 3d时水化热达到峰值。当外界环境温度很低时 ,混凝土内外温差大于 2 5℃ ,混凝土即产生温度应力裂缝。为保证混凝土的施工质量、防止裂缝的产生 ,特对大桥承台大体积混凝土施工温度情况进行论证 ,并采取相应的人工冷却控制温度措施。     

水冷作用对地铁车站板式结构硬化翘曲影响现场试验

混凝土水化作用引起结构发生温度开裂,严重威胁混凝土的施工质量,造成车站结构渗漏。目前针对车站结构水化热温控技术的研究相对不足。为此,在混凝土结构中埋设换热管搭建地铁车站结构的水管冷却温控系统,开展地铁车站板式结构水化热水管冷却现场试验,实测车站结构的水化热温度和早期应变变化。首先,对比分析水管冷却技术对车站结构水化热的温控效果,并讨论水管冷却的换热机理;其次,分析车站板式结构的硬化变形行为,进一步探讨水管冷却对车站结构早期硬化热力行为的影响。研究表明：由换热管、水泵、水箱等设备构成的水管冷却系统可以用于地铁车站板式结构的水化热温控调节;与自然冷却相比,水管冷却通过加速内部混凝土与外界环境的热交换可降低车站结构水化热峰值温度3℃,提前水化进程约35 h;车站板式结构的水化热残余拉应力较块状结构和柱状结构略大,其水化热变形可分为受热“凹形”翘曲、散热翘曲恢复和散热“凸型”残余翘曲3个阶段;水管冷却可降低车站结构的早期峰值压应力、残余拉应力、温度翘曲应力约1/3,表明水管冷却系统可以有效控制车站结构的早期裂缝。研究结果对地下地铁车站结构早期开裂控制有一定的参考价值。     

大体积混凝土施工期温度裂缝计算分析

混凝土水化热引起的温度裂缝是影响工程结构安全的重要因素。文中使用规范公式计算和有限元分析两种方法,对大体积混凝土施工期裂缝产生原因进行研究。结果表明水泥水化放热时间集中,混凝土在浇筑以后两到三天达到最高温度。水池池壁长边中间区域水化热温度应力较大,当温度拉应力大于混凝土抗拉应力标准值时混凝土就会开裂,这与实际结构裂缝开展情况基本一致。     

既有桥墩扩大截面加固混凝土开裂原因分析

针对大莱龙铁路海港路中桥桥墩加固混凝土开裂问题,结合裂缝分布特征,对可能引起开裂的因素进行分析。采用有限元分析方法对加固混凝土水化热温度与应力进行了模拟计算。结果表明,加固混凝土表面拉应力分布以及超限情况与实际裂缝分布较为吻合,验证了开裂的必然性,其中水化热温差以及加固混凝土复杂的截面形状、不同的厚度变化应该是造成开裂的主要原因。另外,新旧混凝土收缩差异和环境温度变化也会起到综合影响,加固混凝土终凝前列车过桥产生的动力效应对已有裂缝延展具有促进作用,也是不利的影响因素。研究为采取针对性的措施,避免开裂事故的发生具有一定的参考意义。     

铁路混凝土箱梁温度场及温度效应

运用试验方法,对铁路混凝土箱形梁的水泥水化、日照温度场及温度效应进行研究。结果表明,箱梁水化热温度峰值可达70℃以上,梁体浇筑后最大温升可达44℃,箱梁局部板件(如腹板)混凝土芯部与表面的温差可达10℃以上,箱梁内部混凝土温度与箱梁周围养护区内的环境温度差可达35℃;箱梁沿板厚方向受日照影响存在一定的温度梯度,对于无碴轨道箱梁,顶板的温度梯度超过10℃;箱梁沿梁高方向存在较大的温度梯度,有碴桥梁梁顶和梁底温差可达15℃,无碴桥梁梁顶和梁底温差可达20℃;当外界温度变化时,混凝土内部温度变化存在滞后现象。     

大体积承台混凝土水化热温度有限元分析与控制

对某大桥承台混凝土施工期水化热温度进行有限元模拟分析,并现场监测混凝土水化热温度,有限元模拟与现场监测的温度发展趋势和承台混凝土最高芯部温度吻合良好。有限元模拟是预测水化热温度的有效工具,有限元模型边界条件、承台浇筑进度等与实际的差异是影响模拟精度的主要因素。研究表明:降低混凝土入模温度,优化原材料配合比,布设冷却水管,良好的保温保湿措施等是水化热温度控制的有效措施。采用计算、监测以及原材料控制,现场养护等综合技术措施,避免了大体积承台混凝土施工期的温度裂缝。     

客运专线箱梁混凝土水化热温度监控研究

控制混凝土的浇筑温度是针对施工中出现的技术问题而提出来的。在武广铁路客运专线现浇箱梁施工实践中,通过在混凝土内埋设温度传感器,利用计算机监测、记录混凝土内部温度变化,根据采集到的各测点温度值,研究了高性能混凝土水化热温度变化规律,并针对如何控制混凝土水化热造成的温度裂缝,提出了施工中应采取的具体措施。     

秦沈客运专线整孔双线箱形梁水化热变化规律试验研究

针对秦沈客运专线双线整孔简支箱梁桥综合试验工程,利用光纤温度传感器对混凝土连续箱梁水化热温度场的变化规律进行监测,并结合ANSYS程序进行有限元数值仿真分析,阐述了箱梁各部位混凝土早期水化热温度分布、发展的特点,给出混凝土箱粱温度在横截面的分布和随时间变化的规律,提出了防止温差过大而引起混凝土开裂的工程措施。     

超高填方明洞采用双层衬砌型式的可行性研究

高填方明洞衬砌厚度常超过2 m,工后受水化放热影响易产生收缩裂缝并影响结构安全,故提出采用双层衬砌设计形式来降低水化热影响。以重庆丰都高填方明洞为研究背景,采用数值模拟方法研究了双层衬砌明洞的水化热及安全性,并探讨外衬与内衬厚度比例对结构的影响,结果表明:(1)双层衬砌结构可明显减少水化热释放,在各种层厚比下,衬砌工后内部温度最高降幅达到38%,温度应力极值的降幅可达53%;(2)相比整体式衬砌,双层衬砌设计基本不影响结构安全性;(3)双层衬砌的层厚比对结构的安全性影响极小,最大影响程度仅有2%;(4)推荐采用1∶1的外衬内衬厚度比,可在不影响安全性的前提下最大程度降低水化热影响。     

混凝土组成材料对水泥水化特性的影响

正水泥水化是一个放热反应,水化放热是混凝土温升的唯一热源。研究混凝土组成材料对水泥水化特性的影响规律是制定大体积混凝土工程预防因温度应力导致贯穿性裂缝的理论基础。大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而     

深圳某明挖地铁车站混凝土侧墙早期温度场的有限元模拟

使用大型有限元软件ANSYS对混凝土早期在浇筑和养护过程的温度场进行分析。采用2D横断面模型和水化热函数,考虑双面模板设置,选择深圳市不同季节的表征气温作为环境温度,模拟钢模板、木模板及拆模时间在不同环境温度下对混凝土早期温度场分布与演变的影响方式。对两种模板的适用环境与合理拆模时间提出建议,针对不同的模板与使用环境,提出入模温度的要求及措施。     

基于改进骨干粒子群算法的大体积混凝土水化热管冷参数优化

针对大体积混凝土浇筑时的水化热温度控制问题，提出了一种基于动态惯性权重改进骨干粒子群算法的管冷参数优化方法。以某深水库区大跨度拱桥拱座大体积混凝土为工程背景，通过有限元分析软件二次开发子程序进行建模分析与优化计算，求解该管冷布置方案下的最佳管冷参数。结果表明：有限元分析软件二次开发子程序可以较为准确地计算分层浇筑下大体积混凝土的温度变化规律；基于动态惯性权重改进的骨干粒子群算法相较于标准粒子群算法在该优化问题上具有更好的收敛性；相较于设计管冷参数，优化后的管冷参数可以明显提高降温效果，第一层混凝土核心区温度最高降幅5.8℃,第二层混凝土核心区温度最高降幅8.9℃。