成熟度理论在预测混凝土面板早期裂缝中的应用

混凝土成熟度通常用来描述混凝土强度成长与其养护温度和时间的关系,在混凝土面板摊铺后早期(72h内),板体在水化热作用下,易产生温度应力,当应力超过其即时强度时,混凝土面板就会开裂。笔者旨在将成熟度理论引入混凝土早期的裂缝预测中,借助成熟度理论所得到的混凝土面板早期弯拉强度曲线与面板早期的温度监控所得到的温度应力进行对比来找出混凝土早期开裂的规律,以此来制定相应的预防措施。     

水下施工拱座基础的水化热效应研究

大体积混凝土结构早期水化热会产生较大的温度应力,可能会造成结构开裂。本文以西门河汉江特大桥为背景,采用有限元分析软件建立拱座基础三维模型,对混凝土浇注后的水化热效应进行模拟分析,并比较了水下和空气两种外界环境对温度应力的影响,结果表明,两种外界环境下结构水化热引起的最大温度出现在混凝土芯部,温度应力峰值出现在混凝土表面。通过分析其温度及应力变化规律,研究可为同类工程施工提供参考依据。     

某预应力混凝土箱梁桥水化热测试及分析

大跨预应力混凝土箱梁桥混凝土的水化热极可能是混凝土出现早期可见裂缝的重要因素之一。该文对某大跨预应力混凝土箱梁桥左右幅0#块在不同配合比条件下进行了水化热温度及应力测试,基于混凝土早龄期力学性能发展规律的实测结果,应用有限元软件对箱梁混凝土水化热中的箱梁温度场和应力场进行了时程分析。结果显示:水化热计算值与实测值吻合良好,过高的水化热是大体积混凝土早期开裂的主要原因之一。     

水化热对早龄期连续刚构箱梁开裂的影响

针对某大跨径预应力混凝土连续刚构箱梁早龄期腹板裂缝问题，对裂缝进行了现场详细的调查统计，建立了混凝土箱梁开裂节段水化热分析模型。分析结果表明，混凝土早龄期水化热产生的温度场未完全稳定，主拉应力呈现先快速增长后缓慢衰减的趋势；在早龄期张拉纵向预应力钢束后，在温度与预应力作用耦合下，混凝土箱梁腹板中产生了较大的主拉应力，从而导致腹板开裂。本研究结果可为研究大跨径连续刚构箱梁水化热效应和确定腹板钢束张拉时机提供参考。     

丹江口汉江公路大桥主塔承台水化热温控分析

由大体积混凝土浇筑产生的温度应力而导致的混凝土开裂是比较普遍的现象,水化热产生的裂缝尤其是贯穿结构内部的裂缝对结构的承载力、防水能力,以及耐久性都会产生不良的影响。目前应用有限元仿真进行的数值计算方法是大体积混凝土水化热计算常见的方法之一。文中用MIDAS/CIVIL 2012有限元分析软件对8号主塔承台进行水化热的计算分析,通过对不布设冷水管和布设冷水管的工况进行计算,得到承台内部对应位置的温度均大幅度降低,同时布设冷水管后承台内不利节点的应力也有大幅度的降低,可有效控制混凝土开裂。     

桥墩混凝土的水化热温度分析

通过对某桥墩大体积混凝土水化热温度的实测与计算对比分析,阐述了桥墩大体积混凝土水化热温度的发展与变化特点,并提出了防止水化热温度梯度而导致的墩身早期开裂的有效工程措施,为以后的设计与施工提供参考。     

截面几何参数对混凝土薄壁桥塔温度应力的影响

为了研究截面几何参数对混凝土薄壁桥塔温度应力的影响,基于某悬索桥混凝土桥塔实测日照温差,通过有限元方法分析了不同塔壁厚度、塔壁长宽比和塔壁内外表面角隅处倒角等条件下桥塔截面的温度应力,结果表明:改变塔壁厚度、塔壁长宽比和塔壁内侧角隅处倒角对桥塔温差应力均有不同程度的影响;在塔壁内外正温差条件下,桥塔内表面角隅处的温度应力随塔壁厚度的增加而增大;负温差条件下,塔壁外表面的温度应力随塔壁厚度的增加而减小;改变塔壁截面长宽比对改善塔壁截面温度应力的效果不明显;正温差条件下,在塔壁内侧截面角隅处设置倒角,可有效降低塔段内表面的温度应力,在考虑混凝土体积与抗压刚度的情况下,其倒角尺寸建议在0.3 m×0.3 m～0.5 m×0.5 m之间;负温差作用下,塔壁厚度比是重要设计参数,其取值不宜太大,较大的塔壁厚度比可以降低桥塔中心处温度应力,但同时会导致角隅处温度应力集中,混凝土体积增加,塔壁长宽比变小,从而导致桥塔的抗压刚度降低。在设计柱状薄壁箱形结构截面时,满足结构承载能力和工程造价的前提下,要充分考虑日照温差应力对薄壁箱型结构的影响,其研究成果可推广应用于其他桥型的混凝土空心薄壁箱型桥塔或桥墩截面设计中。     

东沙大桥大体积混凝土配合比优化设计及施工

对东沙大桥主塔承台大体积混凝土配合比及施工工艺进行了研究,为防止大体积混凝土因水化热产生开裂提供技术平台。研究结果表明:采用低水泥用量、大掺量矿物掺合料和高效缓凝减水剂的“三掺”混凝土配制技术,运用密实骨架堆积理论对混凝土配合比进行优化设计,同时通过预埋冷却水管降温措施及严格的施工管理,不仅有效地防止混凝土由温度应力而出现的裂缝,而且大幅地降低了工程造价。     

大跨连续箱梁桥0#块高强混凝土水化热及温控措施分析

针对大跨连续梁桥箱梁0~#块施工过程中的水化热问题,基于有限元模型对冷却管通水循环的降温效果和防裂效果进行了比较分析。基于热交换平衡原理,考虑环境因素和材料特性的影响,采用Midas/FEA软件,在箱梁0~#块无冷却管通水循环模型与实测温度场数据相吻合的条件下,比较了箱梁0~#块无冷却管和冷却管通水循环计算模型的混凝土降温效果、温度应力和最小裂缝系数;通过对计算结果的分析,进一步明确了冷却管通水循环对0~#块混凝土水化热裂缝防控的有效性。结果表明:冷却管通水循环可显著地降低箱梁0~#块混凝土的温度峰值、应力峰值和表面开裂几率,为大跨连续梁桥箱梁0~#块高强混凝土施工质量控制提供了有效措施。     

混凝土桥墩施工期水化热及表面抗裂影响因素研究

为提高混凝土桥墩表面抗裂性能,对其施工期水化热及表面抗裂影响因素进行研究。选取尺寸为1.5m×1.2m×1.6m的重力式矩形混凝土桥墩,采用ANSYS建立有限元模型,对桥墩的水化热温度场与应力场、养护工艺及构件设计参数对水化热温度场及其表面开裂的影响进行分析。分析结果表明:混凝土桥墩水化热过程中,由于钢筋传热,对混凝土表面温度场及箍筋、纵筋相应位置混凝土表面应力场产生影响。采取养护措施对预防混凝土早期开裂效果较好,混凝土表面应力值比无养护约下降0.6 MPa。桥墩表面温度应力随混凝土保护层厚度增大而减小,随箍筋直径增大而增大,箍筋间距变化对其影响不明显。     

承台大体积混凝土水化热分析与施工控制

结合援孟加拉国中孟友谊六桥主桥承台设计与施工,利用Midas/Civil有限元计算分析软件对承台大体积混凝土水化热进行仿真分析,掌握水化热变化规律及其应力影响,据此指导现场施工控制。结果表明:仿真分析很好地反映了水化热变化规律及其应力影响,混凝土质量优良,没有出现温度裂缝,可供类似大体积混凝土设计与施工借鉴。     

苏通大桥辅桥箱梁节段水化热效应的仿真分析

结合实际工程,分析了大体积混凝土水化热是使其表面产生裂缝的主要原因之一。采用三维瞬态温度场理论,利用有限元程序ANSYS对苏通大桥连续刚构墩顶现浇块的水化热效应进行了数值模拟,分析了箱梁水化热温度场和应力场的分布规律。结果表明,水化热引起的温度应力使底板内外表面受拉,混凝土内部受压,这样的温度应力是自平衡的。水化热效应引起的早期温度应力是不容忽视的,提出了控制水化热温度及温度应力的合理建议,有一定的工程参考价值。     

斜拉桥主塔承台大体积混凝土施工水化热分析

利用有限元程序对斜拉桥主塔承台混凝土施工水化热进行计算,并与实测温度场进行了比较,进一步分析了承台混凝土施工水化热变化的一般规律。     

超宽箱梁抗裂混凝土配合比试验研究

为防止九江长江公路大桥主桥超宽箱梁混凝土的早期开裂,进行专门的抗裂混凝土配合比优化设计试验。通过水化热、绝热温升、平板法塑性收缩开裂、温度～应力试验机开裂等试验方法,研究了胶凝材料组成对混凝土早期抗裂性的影响,配制出抗裂性能良好的C55混凝土。该混凝土采用42.5级P.Ⅱ水泥掺入25%的Ⅰ级粉煤灰、缓凝型聚羧酸盐高性能减水剂配制,绝热温升55.8℃,塑性收缩抗裂等级Ⅱ级,开裂温度8.7℃,应力储备37.3%,实际应用效果良好。     

寒区涵洞现浇混凝土基础水化热的影响分析

考虑相变和热量生成，导出了瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程，并用伽辽金法推导出了有限元计算公式。通过对青藏铁路正在修建涵洞的现浇混凝土基础水化热的影响分析，可以看出，现浇混凝土水化热在施工后半年内对涵洞周围冻土的热状况影响较大，施工后2年时仍有影响。为了减小这种影响，还计算分析了涵洞现浇混凝土基础下按2种方式铺设保温材料的冻土热状况。通过分析比较可以看出，在涵洞现浇混凝土基础下铺设保温材料可以大大减少现浇混凝土水化热对冻土热状况的影响。     

混凝土箱梁施工温度控制研究

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,文章结合预应力混凝土连续梁桥的箱梁施工实践,运用有限元软件建立了箱形梁的实体模型,模拟实际混凝土水化热温度场分布,分析了箱梁底板应力时程变化,并与实测资料进行了对比分析,对箱梁温度控制提出必要的措施,为混凝土箱梁桥的设计和施工提供了指导。     

T梁桥拓宽梁高及混凝土强度对收缩徐变效应影响研究

研究山区公路钢筋混凝土T梁桥拓宽时混凝土梁的收缩徐变效应,采用解析法分析新、旧T梁拼接后由于新梁收缩徐变产生的应力和挠度,推导拼接后新、旧T梁收缩徐变影响的解析法公式。以20 m跨径T梁为例,采用MATLAB软件编制分析程序,分析由收缩徐变效应引起的新、旧T梁的挠度和应力,比较新T梁的梁高和混凝土强度对新、旧T梁挠度和应力的影响。分析结果表明,在混凝土收缩徐变作用下,新T梁的梁高可能会引起旧T梁腹板底缘开裂,新T梁的高度及混凝土强度对新、旧T梁的受力影响均较大。     

转体施工开口薄壁拱桥封盘混凝土水化热分析

拱桥转体施工结束后,需进行拱脚封盘混凝土施工。拱脚封盘混凝土具有体积大、散热面积小、边界条件约束复杂等特点。针对近年来多座此类桥梁封盘混凝土出现开裂的情况,以一典型桥梁为背景,采用MI—DAS2010程序建立其水化热仿真模型,并进行了数值分析。在此基础上,对封盘混凝土的水化热效应进行了水化热常系数、浇筑温度等仿真参数分析。仿真结果表明：水化热效应是造成封盘混凝土开裂的一个重要原因。     

温度场作用下混凝土桥塔Ⅰ型裂纹开裂面应力场分析

为了确定温差作用下混凝土桥塔开裂面的应力分布状态,采用奇异单元模拟裂纹尖端应力场的奇异性,建立相应计算Ⅰ型裂纹开裂面应力分布的有限元模型.通过数值计算,考察有限元模型中裂纹尖端附近区域网格参数的变化对应力场计算精度的影响,确定各个参数的敏感程度,发现在裂纹尖端区布置奇异单元时,第1行单元半径的大小对尖端应力场有较大的影...     

江市特大桥箱梁混凝土水化热温度实测与分析

混凝土水化热是引起箱梁产生早期裂缝的主要因素之一。本文对江市特大桥19#墩右幅0#块箱梁混凝土水化热温度场进行了现场实测,并用Midas／Civil软件建立有限元模型进行了仿真分析,计算值和实测值吻合良好。基于实测和分析结果对内外温差控制、混凝土配合比设计及早期开裂控制提出若干建议,对箱梁开裂控制工作具有指导性意义。