大体积混凝土拱座施工技术.pdf

第 5期 ( 总第 3 6 0期 ) 吉 林水利 2 0 1 2年 5月 文章编号 】1 0 0 9 2 8 4 6( 2 0 1 2 )0 5 - 0 0 5 7 - 0 3 大体积混凝土拱座施工技术 辛伟 ( 中铁十三局集团有限公司， 吉林长春1 3 0 0 0 0 ) 摘要 通过水化热工况模拟计算分析 ， 对大体积混凝 土拱座 混凝 土施 工中 ， 通过使 用 内保 和外保相结合的方法减 少大体积混凝土 内外温差控制在 2 5 。 C以 内， 使砼表 面无裂缝 。 关键 词】 拱座 ； 大体积混凝土； 水化热 中图分类号 】T v 4 3 1 文献标识码B 随着建设飞速发展 ，越来越大的独立结构物 不断涌现 ， 使得结构混凝土断面不断加 大 ， 从而 出 现了越来越多大体积结构砼施工。但在大体积砼 施工 中，由于水泥产生的水化热大量的聚集在混 凝土 内部不易散发 。内外温差使混凝土 内部产生 压应力 。 外部产生拉应力 ， 若 大于相应龄期的容许 拉应 力 时就 有 可能 产生 裂缝 。而 新浇 混 凝 土受 内 部钢筋及基坑约束不能 自由收缩 。此时弹性模量 相对 较 低 若 降温 梯度 过 大就 容 易产 生 较 大 的温 度拉 应 力 当该 拉 应力 大 于相 应 龄期 的混 凝 土容 许拉应力时， 也产生温度裂缝 。因此控制温差和降 低温度梯度是保证不产生温度裂缝的途径。 1 大体积拱座砼水化热分析 大体 积拱 座 砼施 工 可从 增 加 粉煤 灰 以降低 水 泥用量和内部设置三层冷却水管施工方法来 降低 或减小水化热 。现利用有限元 软件 M I D A S C I V I L 2 o o 6计算管冷作用的拱座水化热 、 混凝土温度 、 应 力 、 位移等随时间的变化情况 。 1 1 实 验计 算模型 模型采用实体单元建立 ，其中上部为混凝土 拱座 ， 下部为混凝 土承 台 ， 考虑承台的传热作用 ， 承 台尺寸长 宽 高分别为 3 4 m 1 3 2 m 4 m ( 见图 1 ) 。 1 2 水化热计算参数 拱座砼浇筑所产生的混凝土水化热将通过与 空气对 流、与承台热传导及管冷降温方式进行能 收稿 日期 】2 0 1 2 -03 2 0 作者简介 】 辛伟 ( 1 9 7 1 一) ， 男， 工程 师， 现从事土建工程施工。 图 1 拱座 水化 热 有 限 元模 型 量传递 。 热源函数 水化热为计算热源 ， 采用粉煤灰混凝土 ， 每立 方米水泥用量 3 2 0 k g ， 浇筑温度 3 O c lC 。计算得到混 凝 土最 大绝 热 温升 3 8 4 c C， 混 凝 土浇筑 4 6 d时水 化热温度达到峰值 ( 如图 2 ) 。 环境函数 I，i i ； ， I f I f f I l I 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 图 2最 大 绝 热 温 度 变 化 图 环境函数指的是外界介质温度 函数 ，一般指 输人大气温度 函数( 见图 3 ) 。 温度每天以正弦曲线 形式变化 ， 其 中平均温度 2 5 c I = ， 最高温度 3 0 ， 最 低温度 2 O q C 。 其它热学参数 单元对 流边界采用对流系数为 1 2 k J m m h r 一 5 7 吉林水利 大体积混凝土拱座施工技术 辛伟2 0 1 2年 5月 结构 内部 的最高温升值 和加速混 凝土 的散热速 度 ， 使混凝土 内外温差控制在规范允许范围内。 外保法 。就是对大体积混凝土结构采取相应 保温 、 保湿措施 ， 控制混凝土结构表面温度和湿度 的散失速度 。从而控制混凝 土内外温差在规范允 许范围内。 上述二种温控方法各有优缺点 对 内保法而 言， 冷却水管通水的流量和速率是关键 ， 如果控制 好通水 的流量和速率 ， 避免降温速度过大 ， 就可避 免混凝土形成“ 冷击” 而出现裂缝 ； 对外保法来说 ， 大体积混凝土结构物外露面的模板 、出露钢筋等 是保温 、 保湿的薄弱环节 ， 加强保温 、 保湿措施也 可避免表面裂缝 。而在实际工程施工中， 采用那种 方法应根据具体工程情况而定。 2 1 冷 却水 管 内保 法 降温 2 1 1 模型拱座冷却水管布置 在 拱座 内设置 三层循环 冷却水 管 内保 法 降 温 ，循 环水管 距承 台顶高度 分别为 0 9 m、 2 5 m、 4 1 m。循环水管采用普通 p 3 2钢管制作 ， 圆弧段采 用钢管灌砂法弯制 ， 避免出现死弯影响流量 各层 循环水管独立阀门控制。循环水管布置( 见 图 7 ) 。 根据拱座每层的平面形状及高度 将拱座划 循环水管正立面图 循环水管侧立 面图 图 7 冷却水管布置测温点布 设 分三层 ，在每层水平面 1 2平面布置了 6个测点。 用以监测混凝土 内、 外部的实际温度 ， 对 浇筑完毕 的混凝土进行了连续 7 d 、 2 4 h温度监控 。 各监测点 使用测温探头并与输出线相连， 接人计算机 ， 计算 机反应出各点情况， 做出应急报警。测温探头严 禁与钢筋接触， 并与钢筋保持一定的距离。施工时 应注意保护 ， 避免碰撞 测温探 头 ， 使之发生损坏 。 测温输出端应伸出混凝土顶面 1 m以上的长度 ， 端部插头在施工期间用塑料袋密封好 ，防止水和 混凝土与之接触。 2 1 2测 温点布 设 根据拱座每层的平 面形状及高度 。将拱座划 分三层 ，在每层水平面 1 2平面布置了 6个测点。 用以监测混凝土 内、 外部的实际温度 ， 对浇筑完毕 的混凝土进行了连续 7 d 、 2 4 h温度监控 ， 各监测点 使用测温探头并与输出线相连 ， 接人计算机 ， 计算 机反应 出各点情况 做出应急报警 。值得注意的 是 ： 测温探头严禁与钢筋接触 ，并与钢筋保持 一 定 的距离。施工时应注意保护 ， 避免碰撞测温探 头 ， 使之发生损坏 。 测温输出端应伸出混凝土顶面 l m以上的 长度 。 端部插头在施工期间用塑料袋密封好 ， 防止 水 和混凝 土 与之 接触 。 2 2 冷却 循环 降温 及 养生 砼分三层浇筑 ，而循环管也分三层布设并 独立控制。每层砼浇筑后 ， 即可对该层抽河水人循 环管降温 ， 待第三层砼浇筑完后 ， 就可全 面降温和 使用土工布覆盖 ， 洒水保温和保湿养生。通水量为 1 5 2 0 L mi n 通 水 时间 7 1 4 d 。 调整每天通水时间，确保砼内外温差控制 在 2 5 。 C以内， 砼达 到 2 5 Mp a后允许拆模 ， 拆模后 继续通水和养生。 3 结语 通过对拱座钢筋 、 模板 、 砼施工 控制 ， 特别是 在 A U T O C A D三维绘图应用 ， 对钢筋下料 、 劲性骨 架 与模板设计和加工 ， 保证拱座结构设计和尺寸 ， 起到很好效果。 利用 MI D A S有限元软件 ， 模拟计算 大体积混凝土水化热 ，使用内保法和外保法相结 合 减少温差 ， 确保 浇筑 后温差在 2 5 。 C以 内， 保证 大体积砼表面无裂缝的良好效果 。口 一 5 9