曹少輝，謝 勇

(貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測中心有限責(zé)任公司)

1 工程概述

天橋特大橋位于畢節(jié)至威寧第七合同段，左幅全長為881.640m，右幅為901.640m。橋型布置左右幅均為106+200+106m預(yù)應(yīng)力砼箱形梁連續(xù)剛構(gòu)。主墩為左9#、左10#和右9#、右10#，主墩下部構(gòu)造為等截面空心薄壁墩與變截面空心薄壁墩，基礎(chǔ)為16根Ф2.5m的群樁上接承臺(tái)，承臺(tái)為23.6m×20.6m×6m，單個(gè)承臺(tái)的混凝土方量為2916.96m3，混凝土標(biāo)號(hào)為C30混凝土。

2 模型的建立

2.1 計(jì)算參數(shù)的選取

(1)混凝土的入模溫度對(duì)水化熱的影響。

承臺(tái)水泥用量為241kg/m3，給出三種不同的入模溫度10℃、20℃、30℃，研究對(duì)承臺(tái)混凝土絕熱升溫的影響。達(dá)到絕熱最高溫度的時(shí)間越長，且絕熱溫度值偏大，則混凝土入模溫度越低，反之則混凝土入模溫度越高。

(2)大氣溫度對(duì)水化熱的影響。

對(duì)承臺(tái)混凝土內(nèi)外溫差的影響分析采用三種不同的固定外界溫度，如10℃、15℃、20℃。從圖1中可以看出，溫度越高，混凝土內(nèi)外溫差越小，但降溫速度相對(duì)較慢。

(3)冷卻管內(nèi)的水溫對(duì)水化熱的影響。

對(duì)承臺(tái)內(nèi)部5號(hào)測點(diǎn)進(jìn)行分析，不考慮冷卻水管和考慮冷卻水為10℃、20℃、30℃時(shí)的情況。從圖2中可以得知在不考慮冷卻管的作用下，最高溫度可達(dá)57.9℃，且降溫速度非常慢;三種不同冷卻水的內(nèi)部最高溫差達(dá)2.7℃，對(duì)承臺(tái)內(nèi)部溫度的影響比較明顯。

圖1 三種不同外界溫度的作用曲線

經(jīng)過最終優(yōu)化出的承臺(tái)混凝土配合比:水∶水泥∶粉煤灰∶砂∶小碎石∶大碎石∶外加劑=155∶241∶104∶878∶429∶643∶3.1。

2.2 有限元模型建立

由于承臺(tái)長度為20.6m，寬23.6m，高6m，屬對(duì)稱結(jié)構(gòu)，建模分析時(shí)可取承臺(tái)的1/4。模型采用實(shí)體單元，共4548個(gè)。

圖2 三種不同冷卻水溫下的作用曲線

2.3 溫度場計(jì)算結(jié)果

通過理論計(jì)算，得出承臺(tái)結(jié)構(gòu)混凝土5#測點(diǎn)位置澆筑完后60h達(dá)到最高溫度為52.4℃。

3 水化熱溫度場測試

3.1 測試元件布置

溫度監(jiān)測點(diǎn)的布置原則是:真實(shí)反映混凝土的內(nèi)外溫差、環(huán)境溫度和降溫速度?？紤]承臺(tái)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果，選取結(jié)構(gòu)的中心截面作為測試對(duì)象，在中心截面內(nèi)布置測點(diǎn)，共布置溫度測點(diǎn)21個(gè)，截面測點(diǎn)布置如圖5。測試元件采用半導(dǎo)體類電壓型的JMT-36B型溫度傳感器，其靈敏度0.1℃，精度±1℃，測量范圍-20～110℃，線性誤差為0.5℃。

圖3 溫度測試元件布置圖

3.2 測試方法

故根據(jù)承臺(tái)混凝土的水化熱放熱時(shí)間而采取不同的測試頻率。在澆注完成后的72h內(nèi)，每2h進(jìn)行一次溫度采集;待混凝土溫升到最大值后，將監(jiān)測時(shí)間改為每4h采集一次;等混凝土溫度下降均勻后，可每12h采集一次。當(dāng)大體積混凝土中心溫度與外界溫差小于25℃時(shí)停止測溫。

3.3 溫度場測試結(jié)果

通過實(shí)測得到了大量測試數(shù)據(jù)，將各層溫度測點(diǎn)的溫度繪制成曲線圖(見圖4～6)，以及將中心測點(diǎn)溫度與靠近兩側(cè)模板的測點(diǎn)溫度曲線進(jìn)行比較(見圖7)。

圖4 第一層溫度測點(diǎn)溫度曲線

圖5 第二層溫度測點(diǎn)溫度曲線

承臺(tái)水化熱溫度在混凝土澆筑完后迅速升高。第一層5#測點(diǎn)溫度最高為52.2℃出現(xiàn)在混凝土澆筑完后70h，第二層8#測點(diǎn)溫度最高為51.0℃出現(xiàn)在混凝土澆筑完后40 h，第三層16#測點(diǎn)溫度最高為51.3℃出現(xiàn)在混凝土澆筑完后46h。混凝土表面溫度與中心溫度相差17.6℃。

3.4 實(shí)測與計(jì)算對(duì)比分析

本文選取結(jié)構(gòu)承臺(tái)內(nèi)部混凝土最高溫度6#測點(diǎn)進(jìn)行分析，通過對(duì)比曲線可以看出，實(shí)測最高溫度52.2℃出現(xiàn)在混凝土澆筑后60h，計(jì)算最高溫度52.4℃出現(xiàn)在混凝土澆筑后56h，實(shí)測溫度曲線與計(jì)算溫度曲線的發(fā)展趨勢相同，表明實(shí)測與仿真計(jì)算結(jié)果吻合較好。

圖6 第三層溫度測點(diǎn)溫度曲線

圖7 內(nèi)部與靠近模板處混凝土的溫差曲線

圖8 承臺(tái)6#測點(diǎn)計(jì)算值與實(shí)測值結(jié)果的對(duì)比曲線

4 結(jié)論

本文通過對(duì)天橋特大橋承臺(tái)的數(shù)值計(jì)算和實(shí)測得到以下結(jié)論:

(1)數(shù)值計(jì)算結(jié)果為50.2℃，而現(xiàn)場實(shí)測最高溫度為50.7℃，可知數(shù)值計(jì)算能較好的預(yù)測承臺(tái)水化熱的實(shí)際發(fā)展規(guī)律。

(2)通過參數(shù)敏感性分析表明在承臺(tái)施工中應(yīng)優(yōu)化混凝土配合比、摻配適量粉煤灰等措施來減少水泥用量，采用冷卻管來降低水化熱溫度，采取合適的出機(jī)溫度來延長絕熱升溫的時(shí)間，可有效的防止承臺(tái)溫度裂縫的產(chǎn)生。

［1］張振德.大體積混凝土溫度發(fā)展規(guī)律和配合比優(yōu)化研究［D］.濟(jì)南:山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.

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