高寒地区转体斜拉桥承台大体积混凝土温控研究.pdf
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1、 年 第 期(总第 期)黑龙江交通科技 .(.)高寒地区转体斜拉桥承台大体积混凝土温控研究刘华东(中铁二十二局集团第一工程有限公司黑龙江 哈尔滨)摘 要:转体斜拉桥因球铰构造要求分为上下承台且承台内球铰、撑脚、滑道等预埋件较多 因此转体斜拉桥混凝土承台具有体积大、构造复杂、养生困难等技术难题 针对上述问题以哈尔滨市哈西大街打通工程转体斜拉桥为工程背景对主塔承台的温度控制技术进行了研究 利用 有限元软件建立了承台温度场仿真分析模型通过数值模拟结果得出球铰、撑脚、滑道使得混凝土内表温度变化规律基于此制定了温度监测方案 结果显示:混凝土浇筑后的 承台内部温度达到峰值承台内部最高温度为.内表温差为.表
2、明采取合理的温度控制方案可有效控制承台大体积混凝土水化热关键词:转体斜拉桥大体积混凝土有限元分析温度监测中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:刘华东()男内蒙古乌兰察布市四子王旗人本科高级工程师主要从事土木工程 热传导基本理论转体斜拉桥承台由于球铰和滑道的存在使得相应位置的混凝土无法采取有效的养护措施 其中钢材与混凝土两者传热存在差异容易产生温度裂缝 对于上述问题的求解可以归结为大体积混凝土在相应的初始和边界条件下求解热传导方程问题得到如下的热传方程()式中:为温度 为时间 为热传导系数 为混凝土的绝热温升初始条件:当 时 ()()边界条件第一类边界条件为混凝土接触表面为已
3、知温度()()()第二类边界条件为混凝土表面热流量为时间的已知函数()()当混凝土表面的热流量为零时即混凝土表面为绝热情况则有()式中:为混凝土导热系数 为混凝土表面法线方向第三类边界条件为混凝土表面与空气接触()()式中:、为法线方向余弦 为混凝土表面散热系数为边界气温 工程概况跨线桥采用双塔双索面转体斜拉桥全长为()桥面宽 共跨越 条铁路线 为减小转体斜拉桥施工对铁路线的影响采用双塔双转体法施工单幅转体重为 是目前我国纬度最高、重量最大的转体斜拉桥 主塔承台外形为八边形结构整体尺寸为.承台厚.由于承台顶部需预埋球铰定位骨架和滑道故承台分两层浇筑 第一层浇筑.第二层浇筑.间隔 承台选用 引气
4、混凝土根据选定的原材料并结合施工现场情况对主塔承台大体积混凝土配比进行大量的试验 经适配水泥用量 /粉煤灰用量 /矿粉 /胶凝材料合计 /选用胶凝材料(水泥 粉煤灰 矿粉)细骨料 粗骨料 水 外加剂质量比 .作为试验室配合比 坍落度为 水胶比.材料用量如表 所示 球铰和滑道采用 钢材混凝土与外部环境的接触面需设置对流条件设置外部大气温度为 表 混凝土材料用量水泥()粉煤灰()矿粉()砂()碎石()水()泵送剂()引气剂().第 期刘华东:高寒地区转体斜拉桥承台大体积混凝土温控研究总第 期 承台温度控制要求由于项目处于高寒地区环境气温低转体重量大加上球铰位置混凝土无法采取有效的养生措施 本工程以
5、争作“国家级优质工程”为目标故对承台温升值、内表温差和降温速率提出了更高要求的温度控制标准如表 所示表 施工温度控制标准温升值/内表温差/规范温控标准本项目温控标准 承台施工期温度场仿真分析.模型的建立由于承台体积较大为研究承台内部水化热情况、球铰及滑道对承台二次浇筑水化热的影响利用 有限元软件建立承台模型 下承台整体尺寸为.承台厚.球铰直径为.环形滑道宽.厚度为.滑道中心半径.混凝土承台采用实体单元球铰定位骨架采用桁架单元滑到采用板单元模拟.参数模拟混凝土绝热温升值通过表 中 配合比经计算可得:混凝土比热为./()导热系数为./()密度为./代入混凝土热源函数()可知 混凝土绝热温升为.()
6、()()()式中:为水泥用量 为混凝土比热 为混凝土密度 为混合料用量()为水泥水化热 为折减系数对于粉煤灰 .冷却水管布置冷却水管采用直径 壁厚.钢管按蛇形布置共 层 各层冷却水管水平间距为.竖向间距为.(层)和.(层).有限元结果分析为明确承台内部水化热情况、球铰及滑道对承台二次浇筑水化热的影响选取承台内部中心测点为分析对象分别选取承台第一层浇筑中心位置处测点 距第一层顶面.处测点 第一层顶面测点 第二层中心位置处测点 第二层顶面测点()第一层浇筑.承台第一层所有测点中承台中心测点 温度升温最快峰值温度为.入模温度为 温升值为.在 时由于表层测点 与大气接触所以测点 降温速度最快 随后受第
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