公铁两用跨海大桥承台大体积混凝土温控技术研究

发布时间：2020-08-26 04:49

【摘要】：近年来经济飞速发展,对土木工程行业也带来了巨大的变化。其中桥梁的建设规模也是逐渐扩大,各式各样的跨海大桥先后建成,对桥梁的要求以及使用方式越来越严格。跨海大桥中的大体积混凝土对比其他工程来说规模更大、施工难度更高,这些大体积混凝土因内部发生水化反应而衍生的裂缝问题亦是更加突出,若是把控不当,对桥梁结构便是灾难性的损害。因此在这些桥梁工程中,对大体积混凝土浇筑期以及浇筑完成之后的温度及应力的控制非常重要,直接影响着桥梁的安全性和耐久性。本文依托平潭海峡公铁两用跨海大桥鼓屿门水道桥(双塔双索面钢桁混合梁斜拉桥)Z01#墩承台为工程背景,对大体积混凝土的温控进行了研究。主要工作和成果如下:(1)综述了关于大体积混凝土温控研究的国内外研究现状,介绍了温控研究的理论基础,包括水化热分析的理论基础以及有限元分析的理论基础。(2)介绍了在实际施工过程中采取的温度控制的措施,主要包括原材料的控制、浇筑温度的控制、水管的布设以及后期的养护。(3)依托Z01#墩承台大体积混凝土运用有限元软件ANSYS建立有限元模型进行数值仿真,模拟其温度场的变化情况及温度应力的分布情况。并通过改变相应参数的方法对工程中采取的温控措施的进行了优化讨论,包括改变浇筑温度、冷却水管的布置间距、冷却水管通水流量、冷却水管通水温度对混凝土内部最高温度的影响,得出了一些有益结论,结果表明通过优化方案能够更好的控制混凝土内部的最高温度。(4)将承台大体积混凝土温度变化的现场监测结果和数值仿真结果进行对比分析,结果表明实测结果与仿真计算结果能够较好的吻合,二者得到的温度变化规律能够相互验证,说明通过有限元数值模拟在正确的建模以及合理选取参数的情况下,能够较为准确的分析大体积混凝土的温度变化规律,为采取温控防裂措施提供了理论基础,对实际工程具有重要的使用价值。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U445.57
【图文】：

公铁两用大桥,海峡,主塔,大体积混凝土

图 1.1 平潭海峡公铁两用大桥主塔之一1.1.2 大体积混凝土的特点大体积混凝土结构有如下特点[5-8]:（1）大体积混凝土的体型庞大、各类材料的用量大，对于大型桥梁而言，尤其是跨海大桥，工程条件复杂、施工技术要求高，体积过大导致其大部分的结构只能暴露在自然环境下，在没有任何遮挡物保护的时候，受到环境的影响较大，相比之下温控更加困难。（2）混凝土的抗拉强度远小于抗压强度，一般的混凝土结构会与钢筋一起使用，利用钢筋的抗拉强度来完善结构承受能力。但大体积混凝土通常情况下不配置钢筋，只在某些部位配置少量的钢筋，因此比一般的钢筋混凝土结构需要更大的抗拉能力。（3）对于桥梁大体积混凝土，除了满足强度、刚度及稳定性要求外，还对结

示意图,热传导,示意图,六面体

图 2.1 热传导示意图热传导中，热流量 q 与温度梯度成正比，方向则是相xTqxλ = 热系数，。展开成泰勒级数，并只取前二项，得22xx dx xq T Tq q dxx x xλ λ+ + = 可写为22( )x x dxTq q dydz dxdydzxλ+ = y 方向和 z 方向的净流入量分别为和。设单位体积在，则在图 2.1 所示的六面体中单位时间发出的热量为。内，六面体所吸收的热量为，式中是比热，单位为；

曲线,抗裂安全系数,保证率,混凝土温控

安全系数及保证率混凝土温控抗裂安全系数是指在标准养护条件下的混凝土对应龄期温度应力计算最大值之比。抗裂安全系数与混凝系见图 2.2，可依据该曲线确定构件的抗开裂性能。

【参考文献】