橋梁承臺混凝土冬季施工裂縫溫控技術(shù)分析

精品文檔-下載后可編輯橋梁承臺混凝土冬季施工裂縫溫控技術(shù)分析【摘要】隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和社會的不斷進步，公路橋梁的建設(shè)步伐日益加快，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于橋梁建設(shè)中，對其要求也越來越高。本文結(jié)合某公路橋梁工程實例，針對冬季低溫天氣橋梁承臺混凝土施工裂縫防治技術(shù)進行了詳細(xì)分析。

【關(guān)鍵詞】橋梁承臺；大體積混凝土；裂縫；溫控技術(shù)

引言

在大體積混凝土中，混凝土?xí)a(chǎn)生很大的熱量，由于溫度變化產(chǎn)生的混凝土內(nèi)部應(yīng)力作用是產(chǎn)生裂縫的主要原因；其次，在運轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。所以，混凝土施工中的溫度控制及溫度應(yīng)力控制是避免產(chǎn)生混凝土裂縫的關(guān)鍵。本文對大體積橋梁承臺施工中混凝土裂縫溫控技術(shù)進行了分析。

1工程概況

某公路大橋橋型為雙塔鋼箱梁斜拉橋。南主塔29#墩承臺由上、下游兩個分離式長方體承臺構(gòu)成，單個小承臺的平面尺寸為23.30m×29.50m，整體承臺平面輪廓四個外角點構(gòu)成矩形形狀，平面尺寸為65.55m×29.50m。承臺厚度為8m。承臺為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土標(biāo)號為C35。

2溫控設(shè)計

2.1大體積承臺混凝土開裂機理

引起大體積承臺混凝土開裂的因素較多，有由于施加適當(dāng)應(yīng)力而產(chǎn)生的內(nèi)部微裂縫，也有由于環(huán)境的不良作用、不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)使用或者結(jié)構(gòu)處理方面等原因而產(chǎn)生的較大裂縫，甚至在極端的情況下，混凝土的結(jié)構(gòu)完整性可以受到嚴(yán)重的影響。對大體積承臺混凝土而言，混凝土開裂最主要的原因是干縮和溫度應(yīng)力。

混凝土的凝結(jié)和硬化是水泥和水之間發(fā)生化學(xué)和物理變化的結(jié)果。大體積混凝土澆筑后由于水泥水化放熱作用，將經(jīng)歷升溫期、降溫期和穩(wěn)定期3個階段，在這3個階段中混凝土的體積亦隨溫度的升降而相應(yīng)膨脹或收縮，各塊混凝土體積變化受到約束時就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，如果該應(yīng)力超過混凝土的抗裂能力，混凝土就會開裂。

2.2溫度和應(yīng)力計算

2.2.1計算方法

采用三維有限元法計算，將溫度場和應(yīng)力場納入一個統(tǒng)一的網(wǎng)格和程序計算。

（1）絕熱溫升：絕熱溫升數(shù)值模型取雙曲線函數(shù)：

（1）

（2）彈性模量：彈性模量隨時間的增長曲線采用四參數(shù)雙指數(shù)形式，即：

（2）

（3）徐變度：根據(jù)工程經(jīng)驗，取混凝土徐變度如下（單位：1×10-6/MPa）：

（3）

式中：，，為最終彈模。

2.2.2承臺溫度應(yīng)力仿真計算

（1）溫度場的主要特征值

根據(jù)承臺結(jié)構(gòu)特點，取其1/4塊進行網(wǎng)格剖分計算。經(jīng)仿真計算，混凝土峰值溫度應(yīng)控制為53.5℃，溫度場特征見表1。

經(jīng)現(xiàn)場實際測量，各層的溫度變化規(guī)律基本相同：混凝土澆筑后溫度幾乎直線上升，1.5～2.8d達(dá)到最高溫度，隨即又迅速降溫，當(dāng)冷卻水停止后，靠近冷卻水管測點的溫度有所回升。當(dāng)上層混凝土澆筑后，各點溫度又有不同程度的回升。30～35d后，各點溫度趨于平穩(wěn)，亦趨于一致，并保持在一定范圍內(nèi)（圖1）。

混凝土早期由于內(nèi)表溫差引起表面拉應(yīng)力，后期由于基礎(chǔ)溫差約束引起內(nèi)部拉應(yīng)力，由表2可知承臺混凝土早期3d安全系數(shù)和7d安全系數(shù)較?。磺以诜獾谆炷梁蜆痘s束作用下，承臺第1層混凝土溫度應(yīng)力高于第2層。因此，承臺溫度控制的關(guān)鍵點在于加強表面保溫、控制內(nèi)表溫差及加強通水控制混凝土內(nèi)部最高溫度以減小混凝土早期應(yīng)力。通過實踐，低溫條件下嚴(yán)格按照以下溫控標(biāo)準(zhǔn)控制施工，可有效避免承臺大體積混凝土產(chǎn)生有害溫度裂縫：1）10℃≤混凝土澆筑溫度≤15℃；2）混凝土最大內(nèi)外溫差≤20℃；3）養(yǎng)護過程中，混凝土表面養(yǎng)護水溫度與混凝土表面溫度之差≤15℃；4）溫峰過后混凝土緩慢降溫，通過保溫控制混凝土最大降溫速率≤3.0℃/d。

3冬季承臺施工的質(zhì)量控制和保溫措施

為確保承臺混凝土施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制混凝土原材料、配合比、混凝土的生產(chǎn)、泵送、澆筑、振搗和養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)。其主要技術(shù)措施要求如下。

3.1混凝土的原材料選用及控制

為施工滿足溫控標(biāo)準(zhǔn)要求，針對各影響因素制定相應(yīng)措施優(yōu)化混凝土配合比，選用各種優(yōu)質(zhì)的原材料。

（1）水泥選擇華新低水化熱礦渣P.S42.5水泥；（2）超量取代法摻用華能電廠?級粉煤灰代替水泥，減少水泥用量，降低水化熱；（3）細(xì)集料采用中砂，級配較好；（4）粗集料采用臨湘白云礦4.75～31.5mm連續(xù)級配碎石；（5）外加劑根據(jù)各材料及施工環(huán)境性能選用西卡特制V3301C聚羧酸高性能減水劑。

3.2優(yōu)化混凝土配合比

混凝土的性能和質(zhì)量是關(guān)系到結(jié)構(gòu)物安全、