超長大體積混凝土澆筑體施工階段溫度應(yīng)力與收縮應(yīng)力的計算方法

#表2.1混凝土收縮值不同條件影響修正系數(shù)水泥品種礦渣水泥1.25低熱水泥1.10普通水泥1.00火山灰水泥1.00抗硫酸鹽水泥0.78水泥

細(xì)度

(就

/kg)3004005006001.001.131.351.680.30.40.50.60.851.001.211.42膠

漿

量

(%)20253035401.001.201.451.752.10養(yǎng)護(hù)時間(d)1.111.111.091.071.04環(huán)境

相對

濕度

(%)2530405060M1.251.181.101.000.880.10.20.30.40.540.761.001.031.200.000.050.100.150.201.000.850.760.680.61452.55503.031014~1801.000.960.937080水泥品種礦渣水泥1.25低熱水泥1.10普通水泥1.00火山灰水泥1.00抗硫酸鹽水泥0.78水泥

細(xì)度

(就

/kg)3004005006001.001.131.351.680.30.40.50.60.851.001.211.42膠

漿

量

(%)20253035401.001.201.451.752.10養(yǎng)護(hù)時間(d)1.111.111.091.071.04環(huán)境

相對

濕度

(%)2530405060M1.251.181.101.000.880.10.20.30.40.540.761.001.031.200.000.050.100.150.201.000.850.760.680.61452.55503.031014~1801.000.960.937080900.770.700.540.50.60.71.311.401.430.250.55注：1r為水力半徑的倒數(shù)，構(gòu)件截面周長(L)與截面積(F)之比，丫L/F(cm-1。EsFs「EcFc為廣義配筋率，為鋼筋、混凝土的彈性模量(N/mm2),為鋼筋、混凝土的截面積(mm2)。粉煤灰(礦渣粉)摻量指粉煤灰(礦渣粉)摻和料重量占凝膠材料總重的百分?jǐn)?shù)。表3.2不同摻量摻合料修正系數(shù)摻量020%30%40%粉煤灰10.990.980.96礦渣粉11.021.031.04溫升估算澆筑體內(nèi)部溫度場和應(yīng)力場計算可采用有限單元法或一維差分法。有限單元法可使用成熟的商用有限元計算程序或自編的經(jīng)過驗證的有限元程序。采用一維差分法，可將混凝土沿厚度分許多有限段Ax(m),時間分許多有限段At(h)。相鄰三層的編號為n、n-1、n+1，在第k時間里，三層的溫度T、T及T，經(jīng)過Atn-1,kn,kn+1,k時間后，中間層的溫度T；1，可按差分法求得下式：n,k+1T+TAtAtT=n-1,kn+1,kx2a—T(2a—1)+AT(4.2)n,k+12Ax2n,kAx2n,k式中a—混凝土的熱擴(kuò)散率，取0.0035m2/h；AT—第n層內(nèi)部熱源在k時段釋放熱量所產(chǎn)生的溫升。n,k4.3混凝土內(nèi)部熱源在t和t時刻之間釋放熱量所產(chǎn)生的溫升，可按下式計算：12AT=T(e-mt1-e-mt2)(4.3)max4.34?4在混凝土與相應(yīng)位置接觸面上釋放熱量所產(chǎn)生的溫升可取AT2。溫差計算混凝土澆筑體的里表溫差可按下式計算：AT1(t)=T(t)-T(t)()1mb(5.1)式中AT(t)—齡期為t時，混凝土澆筑塊體的里表溫差(口)；1T(t)—齡期為t時，混凝土澆筑塊體的最高溫度，可通過溫度場計算或?qū)崪y求得(口)；mT(t)—齡期為t時，混凝土澆筑塊體的表層溫度，可通過溫度場計算或?qū)崪y求得(口)。b混凝土澆筑體的綜合降溫差可按下式計算：AT(t)=1\AT(t)+T(t)+T(t)1+T(t)—T(t)5.2；26mbmdm5.2；式中AT(t)—齡期為t時，混凝土澆筑塊體在降溫過程中的綜合降溫(口)；2T(t)、T(t)—混凝土澆筑塊體中部達(dá)到最高溫度時，其塊體上、下表層的溫度(口；bmdmT(t)—齡期為t時，混凝土收縮當(dāng)量溫度(口)；yT(t)—齡期為t時，混凝土澆筑體預(yù)計的穩(wěn)定溫度或最終穩(wěn)定溫度，可取計算w齡期t時的日平均溫度或當(dāng)?shù)啬昶骄鶞囟?口)。溫度應(yīng)力計算自約束拉應(yīng)力的計算可按下式計算：CXy-ng(t)xXAT(t)xE(t)xH(t,T)(6.1)z21iiii=1式中g(shù)(t)—齡期為t時，因混凝土澆筑體里表溫差產(chǎn)生自約束拉應(yīng)力的累計值(MPa);zAT(t)—齡期為t時，在第i計算區(qū)段混凝土澆筑塊體里表溫差增量(口)；1iEi(t)—第i計算區(qū)段，齡期為t時，混凝土的彈性模量(N/mm2)；X—混凝土的線膨脹系數(shù)；H(t,t)—在齡期為工時，在第i計算區(qū)段產(chǎn)生的約束應(yīng)力延續(xù)至t時的松弛系數(shù)，i可按表6.1取值。表6.1混凝土的松弛H(t,t)系數(shù)T=2t=5dT=10dt=20dtHC,T)tHC,T)tHC,T)tHC,T)2.001.0005.001.00010.001.00020.001.0002.250.4265.250.51010.250.55120.250.5922.500.3425.500.44310.500.49920.500.5492.750.3045.750.41310.750.47620.750.5343.000.2786.000.38311.000.45721.000.5214.000.2257.000.29612.000.39222.000.4735.000.1998.000.26214.000.30625.000.36710.000.18710.000.22818.000.25130.000.30120.000.18620.000.21520.000.23840.000.25330.000.18630.000.20830.000.21450.000.252g0.186g0.200g0.210g0.2516.2混凝土澆筑體里表溫差的增量可按下式計算：TOC\o"1-5"\h\zAT(t)=AT(t)-AT(t-j)(6.2)1i11式中j—為第i計算區(qū)段步長(d);在施工準(zhǔn)備階段，最大自約束應(yīng)力也可按下式計算：Xg=—XE(t)xATxH(t,T)(6.3)zmax21maxi式中g(shù)—最大自約束應(yīng)力(MPa)；max人彳陰乂一混凝土澆筑后可能出現(xiàn)的最大里表溫差(□)；E(t)—與最大表里溫差A(yù)T相對應(yīng)齡期t時，混凝土的彈性模量(N/mm2)；1max

H(t,T)—在齡期為t時，在第i計算區(qū)段產(chǎn)生的約束應(yīng)力延續(xù)至t時的松馳系數(shù),i按表6.1取值。外約束拉應(yīng)力可按下式計算：◎(t)=x(X^n◎(t)=x(6.4)YAT(t)xE(t)xH(t,T)xR(t)(6.4)1—Q2iiiii=1式中◎—齡期為t時，因綜合降溫差，在外約束條件下產(chǎn)生的拉應(yīng)力(MPa)；x(t)AT(t)—齡期為t時，在第i計算區(qū)段內(nèi)，混凝土澆筑塊體綜合降溫差的增量(口)；2iQ—混凝土的泊松比，取0.15；R(t)—齡期為t時，在第i計算區(qū)段，外約束的約束系數(shù)。i混凝土澆筑體綜合降溫差的增量可按下式計算：AT(t)=AT(t—j)—AT(t)(6.5)2i22混凝土外約束的約束系數(shù)可按下式計算：R(t)=1—i(6.6)1R(t)=1—i(6.6)h(l]艸HE(t)2丿式中L—混凝土澆筑體長度(mm)；H—混凝土澆筑體厚度，該厚度為澆筑塊體實際厚度與保溫層換算混凝土虛擬厚度之和(mm)；C—外約束介質(zhì)(地基或老混凝土)的水平變形剛度(N/mm3)，可按表6.6取值。x表6.6不同外約束介質(zhì)的水平變形剛度取值(10-2N/mm3)外約束介質(zhì)軟粘土砂質(zhì)粘土硬粘土風(fēng)化巖、低強(qiáng)度等級素混凝土C10級以上配筋混凝土Cx1~33~66~1060?100100?150控制溫度裂縫的條件混凝土抗拉強(qiáng)度可按下式計算：ftkC)=ftk'-e-J(7.1)式中/C)—混凝土齡期為t時的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2)；tk/—混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm?)；tk丫一系數(shù)，應(yīng)根據(jù)所用混凝土試驗確定，當(dāng)無試驗數(shù)據(jù)時，可取3.0o混凝土防裂性能可按下列公式進(jìn)行判斷：◎(t)K(7.2-1)ztkoWkf(tt)K(7.2-2)xtk式中K—防裂安全系數(shù)，取1.15;九一摻合料對混凝土抗拉強(qiáng)度影響