橋梁施工大臨設(shè)計(jì)midas建模超全資料2

大體積混凝土水化熱分析主講人：葛俊穎TelQ:779325833Email:gejygejy@163.com石家莊鐵道大學(xué)土木工程學(xué)院主要內(nèi)容大體積混凝土概念大體積混凝土主要溫控措施大體積混凝土水化熱分析原理MidasCivil大體積混凝土水化熱分析步驟MidasCivil大體積混凝土水化熱分析實(shí)例大體積混凝土概念美國標(biāo)準(zhǔn)（ACIC116）：“任何大體積的現(xiàn)澆混凝土，其尺寸足夠大以致要求處理混凝土所放出的熱量和伴隨的體積變化以減少開裂”日本建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在800mm2以上，水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差超過25°C的混凝土，稱為大體積混凝土”我國《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB50496-2009）：“混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土?！贝篌w積混凝土概念

總的來說，大體積混凝土具有形體龐大、水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力較大的特點(diǎn)，必須采取措施解決水化熱及其引起的體積變形問題，否則會出現(xiàn)不可忽視的開裂問題，這樣的混凝土可視為大體積混凝土。

大體積混凝土概念 需要做水化熱分析的大體積混凝土的尺寸標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)形式、使用材料、使用條件有關(guān)。一般認(rèn)為水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)外最高溫差在25℃以上的混凝土結(jié)構(gòu)，就必須考慮其水化熱問題。具體到尺寸上，一般來說板厚超過80~100cm時，底部固定的墻厚超過50cm時均需做水化熱分析。在橋梁工程中的大體積混凝土一般為群樁的承臺、大跨度橋梁的0號塊等。對渡槽，雖然其混凝土方量不大，構(gòu)件的厚度也較小而達(dá)不到上述標(biāo)準(zhǔn)，但是因其對裂縫要求較高，所以往往也要進(jìn)行水化熱分析。大體積混凝土概念 根據(jù)工程實(shí)測資料，大體積混凝土裂縫一般出現(xiàn)在混凝土澆筑初期。這段時間內(nèi)，由于水泥水化反應(yīng)速率較快，混凝土核心位置將很快達(dá)到峰值，形成混凝土內(nèi)部和表面的巨大溫差，易形成貫穿裂縫。因此對大體積混凝土內(nèi)部溫度場進(jìn)行預(yù)測，避免過大的內(nèi)外溫差造成溫度裂縫，對大體積混凝土的施工具有重要的指導(dǎo)意義。 在水化反應(yīng)初期，混凝土表面溫度低于內(nèi)部溫度，這種溫差使混凝土表面發(fā)生張拉應(yīng)力，產(chǎn)生表面裂縫。水泥水化熱達(dá)到最高值后會產(chǎn)生降溫過程并引起混凝土的收縮，收縮受到外部（地基或結(jié)構(gòu)）表面約束，使溫度下降階段內(nèi)部收縮變形大于表面，所以在混凝土內(nèi)部發(fā)生張拉應(yīng)力，導(dǎo)致內(nèi)部裂縫。相關(guān)規(guī)范及其規(guī)定《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB50496—2009）混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不宜大于50℃；混凝土澆筑塊體的里表溫差不宜大于25℃；混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d?；炷翝仓w表面與大氣溫差不宜大于20℃?！豆窐蚝┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》（JTG/TF50－2011）混凝土表面和內(nèi)部溫度，溫差不宜超過25℃?！惰F路混凝土工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)〔2010〕241號）混凝土內(nèi)部溫度不宜超過60℃，最大不得超過65℃。養(yǎng)護(hù)期間混凝土的芯部與表面、表面與環(huán)境之間的溫差不得超過20℃(軌道板、預(yù)應(yīng)力箱梁不得超過15℃)。補(bǔ)充規(guī)定砼入模溫度不應(yīng)超過30℃，不低于10℃。砼與鄰接已硬化砼或巖土介質(zhì)之間的溫差不大于25℃。淋注于砼表面的養(yǎng)護(hù)水溫度低于砼表面溫度的差不大于15℃。后澆帶砼的斷面平均溫度與環(huán)境溫度差小于15℃;大體積砼分層施工時,施工間隔一般為5~7d。砼模板拆除時砼表面溫度與環(huán)境溫度之差不宜超過2℃。大體積混凝土主要溫控措施 為了防止結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)過大的溫度變化和引起較大的拉應(yīng)力，應(yīng)對大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度控制，即控制基礎(chǔ)溫差（即基礎(chǔ)與澆筑層之間的溫差）和層間溫差（上下層之間的溫差）。主要的溫控措施有以下幾方面：1）采取合理的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)姆挚p、分塊方案，以減少結(jié)構(gòu)內(nèi)部的相互約束，釋放內(nèi)部應(yīng)力。2）沿高度分層施工，并在兩層之間設(shè)置幾天的間歇期，使之自然散熱，減少基礎(chǔ)溫差和層間溫差。3）降低混凝土入模溫度。采用骨料預(yù)冷、冷水?dāng)嚢璧?，使入模溫度降低?）采用低熱高強(qiáng)水泥，使水化熱量降低，減少混凝土的絕熱溫升值。5）設(shè)置冷卻水管，降低混凝土的內(nèi)部溫度。6）采用具有自生體積膨脹的水泥或外加劑，利用自生體積膨脹來抵消混凝土中的溫度收縮變形。7）進(jìn)行表面養(yǎng)護(hù)，防止表面附近過大的溫差和水分散失引起的干縮應(yīng)變，同時也要防止寒潮襲擊。8）盡可能在低溫季節(jié)施工。9）提高施工管理水平和施工質(zhì)量，保證上述溫控措施的實(shí)現(xiàn)。大體積混凝土水化熱分析原理1．水化熱分析包括溫度分析（熱分析）和溫度應(yīng)力分析兩部分。2．基本概念

熱流密度：在單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量，是荷載。熱傳導(dǎo)、對流和輻射都可以用熱流密度表示。

絕熱邊界（第二類邊界條件）：將混凝土置于邊界絕熱的條件下時不存在熱量的損失，水化熱發(fā)出的熱量全部用于自身溫度的提高。

對流邊界（第三類邊界條件）：已知混凝土表面的對流換熱情況。

大體積混凝土土水化熱分析析原理初始溫度：初始溫度是是指澆筑混凝凝土?xí)r的水、、水泥、骨料料的平均溫度度，是進(jìn)行分分析的初始條條件。環(huán)境溫度：是指混凝土土澆筑后養(yǎng)護(hù)護(hù)過程中的周周圍溫度，可可以輸入固定定溫度（第一一類邊界條件件），也可以以輸入時間的的合適函數(shù)形形態(tài)。固定溫度：是熱傳遞分分析的邊界條條件，在分析析過程中其值值保持不變。。熱傳遞分析析時，若沒有有輸入節(jié)點(diǎn)的的對流條件或或固定溫度，，那么該分析析將被視為是是在沒有熱傳傳遞的絕熱狀狀態(tài)下進(jìn)行分分析。對稱模模型可取一半半模型分析，，此時在對稱稱面上為絕熱熱邊界條件。。MidasCivil混凝土水化熱熱分析步驟1）在模型>材料和截面特特性>時間依存材料料(徐變/收縮)和模型>材料和截面特特性>時間依存材料料(抗壓強(qiáng)度)中輸入材料的的時間依存特特性值，然后后在模型>材料和截面特特性>時間依存材料料的連接中將時間依存存材料特性與與定義的一般般材料連接起起來。2）在荷載>水化熱分析數(shù)數(shù)據(jù)中輸入水化熱熱分析必要的的數(shù)據(jù)（環(huán)境境溫度函數(shù)、、對流系數(shù)函函數(shù)、定義及及分配熱源、、定義對流邊邊界和施工階階段）。MidasCivil混凝土水化熱熱分析步驟3）MIDAS/Civil程序中進(jìn)行水水化熱分析時時，要設(shè)置““水