大体积混凝土水化热有限元计算及温控措施探讨

大体积混凝土水化热导致的温度效应直接关系到桥梁结构的安全和正常使用,为避免混凝土在施工过程产生温度裂缝,需要在大体积混凝土施工前进行水化热分析,并在施工过程中采取温度控制措施(以下简称温控措施)。文章以某斜拉桥辅助墩承台大体积混凝土工程为实例,采用有限元方法测算承台中布设的3层冷却管对大体积混凝土水化热的影响,根据计算结果布置承台温度测点,并将实测数据与有限元解法进行对比分析,结果显示两者符合度较好,可采用有限元解法指导实际施工。此外,研究发现将适量粉煤灰中掺入大体积混凝土,可有效降低温升峰值和延缓温升峰值的出现,防止混凝土产生温度裂缝;冷却管的应用有效调节了大体积混凝土的温度场,其降温效果比未布置冷却水管的混凝土降低了1℃~7℃,降温作用显著。该研究可用于指导大体积混凝土的设计和施工,并为类似工程提供参考。

拱座大体积混凝土水化热及温控措施

为厘清拱座大体积混凝土浇筑过程中水化热温度及应力的主要影响因素,提出合理有效的温控措施,以贵州某拱桥拱座施工为背景,采用有限元软件MIDAS Civil建立仿真模型,将仿真计算结果与实测温度进行对比,并分析配合比、入模温度、环境温度以及冷却水流量、水温、通水时间等参数对混凝土温度场及应力的影响。结果表明:入模温度每增加5℃,内部峰值温度升高约3.8℃,核心点最大拉应力增加约0.08 MPa;环境温度每降低5℃,混凝土表面峰值温度降低约1.5℃;当冷却水流量超过0.4 m^(3)/h时,提高冷却水流量对温度场影响不明显;冷却水温与通水时间主要影响混凝土降温速率。

预应力混凝土连续刚构桥零号块混凝土水化热温度控制

针对某预应力混凝土连续刚构桥零号块浇筑时,由于工期原因无法采用分层浇筑方式而使用一次性浇筑方式所产生的水化热温控问题,提出在零号块的内部空心部分设置贴合内壁的大体积降温水箱为主的方法,以达到控制零号块混凝土水化热温度的目的。首先,采用MIDAS/FEA有限元软件对零号块进行水化热温度场及温度变化的数值模拟。然后,根据模拟结果设计零号块温度测量系统,实时观测零号块混凝土的温度变化。通过对比各个测点温度的计算值和实测值,发现新的温控方法能够有效地将温升峰值控制在76℃以内,最大里表温差控制在20℃以内。

基于MIDAS/FEA的大体积承台水化热温控效应分析及研究

以福州机场第二高速公路工程湖南特大桥承台施工为背景,综合运用理论分析、仿真模拟和现场温控实测方法,旨在探究在高温作业环境中进行大体积混凝土一次浇筑时的承台水化热效应及相应的温度裂缝控制措施。运用仿真分析软件MIDAS/FEA构建了承台的实体模型,基于单参数敏感性法模拟了不同的预冷和管冷措施,并分析了这些措施对承台温度场和应力场的影响。研究结果表明,在混凝土一次浇筑的情况下,实测承台各层测点温度的发展趋势与理论计算基本一致,增加冷却管管径对换热效率有积极影响,进而改善承台表面拉应力,浇筑混凝土预冷措施能有效降低承台内部最高温升及改善承台温度场分布情况。

高速公路承台大体积混凝土水化热研究

桥梁承台浇筑是大体积混凝土结构,为防止其产生温度裂缝,应对其施工期的水化热进行控制。本文以某特大桥主墩 3# 整体式承台为例,在承台浇筑前展开有限元仿真分析,制定了合理的温控措施指导现场施工;经现场监测,各项指标未达到标准 限值,有效地防止了温度裂缝产生,达到了水化热监控的目的,保证了承台的施工质量。

大体积承台混凝土水化热分析及温控措施

由于水泥的水化热作用,大体积混凝土浇筑过程中将产生大量的水化热。混凝土浇筑初期,外部混凝土收缩受到内部混凝土约束产生拉应力,当其超过材料的抗拉强度时产生裂缝。文章首先介绍混凝土水化热产生的机理和水化热发生的过程,然后通过工程实例详细介绍了大体积混凝土浇筑过程中的水化热影响及如何降低混凝土内部的绝热温升,施工时应采取温控防裂措施,减小混凝土的水化热和内外温差。

低水化热高抗裂机制砂海工混凝土试验研究与应用

为解决滨海滩涂围垦区暗埋隧道箱体结构狭长、体积大、底板侧墙和顶板厚度薄、难以布置冷却水管降温而导致温度应力大、结构易开裂及天然砂石资源短缺的问题,试验通过原材料特性分析、配合比设计与优化、耐久性研究、混凝土结构开裂风险评估以及工程应用效果评价,提出了一种低水化热高抗裂机制砂海工混凝土配制及应用关键技术。结果表明:所配制混凝土不仅工作性、力学性能、体积稳定性和抗氯离子渗透性均满足施工及设计要求,而且经验算评估,隧道箱体按20 m分段浇筑施工时,3 d、7 d和28 d龄期的结构最小安全系数均大于1.4,控裂保障率高;5个节段侧墙的结构内部温度、内表温差和降温速率的峰值基本符合温控标准要求,且裂缝分布密度低至0.32条/m,平均裂缝宽度也均低于设计规范要求,抗裂效果好。

大体积承台混凝土水化热仿真及温控分析

以重庆某高速公路建项目某特大桥主墩承台大体积混凝土为研究对象,采用Midas FEA有限元软件对承台浇筑后336 h内的温度场进行了数值模拟和分析,并着重分析了入口温度为10℃、15℃、20℃时温度场随时间变化曲线。通过有限元结果熟悉承台水化热规律,确定温控方案并进行合理的管冷设计,以此来指导施工。研究结果表明:冷凝管入口温度为10℃时更有利于温度及裂缝的控制。

桥梁大体积混凝土承台水化热控制措施与实践

在桥梁的大体积混凝土承台浇筑中,通过有效措施来对混凝土的内外温差进行控制,从而达到一种防止其产生温度裂缝的目标。通过使混凝土的内外温差降低,同时在混凝土梯度的允许范围内,使其温度分布尽可能均匀,来防止因温差产生的混凝土的贯穿性裂缝。本文以跨日兰高速特大桥主墩承台为例来介绍承台消除水化热施工的各项技术控制措施。

大体积混凝土承台水化热与早期温控措施研究分析

以某高速铁路桥建设过程中主墩承台施工为背景,研究不同参数对大体积混凝土承台水化热的影响,通过数据采集处理与有限元模拟,分析了大体积承台水化热效应,避免承台在浇筑过程中温度裂缝的产生,为以后的水化热研究提供经验。结果表明:混凝土核心区温度最高,温度场的分布逐渐向承台中心收缩,增加冷却水管数量、合理选择冷却管间距有利于降低承台混凝土中心温度,采用保温材料可以减小内外温差,从而有效降低了承台表面拉应力。

斜拉桥施工阶段π型混凝土梁翼缘板裂缝成因分析与防裂措施研究

为了解斜拉桥施工阶段π型混凝土梁翼缘板斜向裂缝成因并制定合理的防裂措施,以某主跨120 m的π型预应力混凝土梁斜拉桥为背景,针对其悬臂施工阶段主梁翼缘板下表面出现斜向裂缝的现象进行分析。采用ANSYS软件建立该桥施工阶段杆系模型与混凝土梁实体模型,分析梁体自重、斜拉索张拉、预应力张拉、混凝土收缩、混凝土水化热作用下主梁翼缘板下表面应力情况。结果表明:梁体自重及斜拉索张拉作用下,翼缘板下表面未出现拉应力;横向及纵向预应力张拉作用下,翼缘板下表面产生一定的拉应力,但未超过混凝土抗拉强度标准值;混凝土收缩作用下,翼缘板下表面产生极小的拉应力,不会引起裂缝;混凝土养护过程中水化热作用下,翼缘板下表面混凝土与周边混凝土存在一定温差,部分测点第一主应力超过混凝土抗拉强度标准值,是开裂的主要原因。针对混凝土水化热作用影响,提出主肋布置冷却水管与翼缘板下方火炉加热并用的防裂措施,建立热流耦合模型分析防裂效果。结果表明:所采用的措施能够改善主梁养护过程中水化热温度场分布,各测点第一主应力均未超过混凝土抗拉强度标准值。

桥梁承台大体积混凝土水化热分析及温控措施研究

针对桥梁承台这一标志性大体积混凝土结构,结合某桥梁工程实际情况,从基本的热学性能出发,对承台混凝土水化热特性进行分析,明确内部温度场的分布规律,并在此基础上分别从施工、养护与监测三方面研讨有效的温度控制措施,旨在为缩小承台内外部温差、避免产生温度裂缝提供参考借鉴。

大体积混凝土承台水化热分析及温控措施研究

以实际工程项目承台为研究对象,通过采集现场实际装有冷管的承台温度、应力等监测数据,与数值模拟进行对比,再通过数值模拟对大体积混凝土承台有无冷管的水化热、应力等进行研究,最后根据结果提出相应温控措施,以保障承台浇筑质量。结果表明:装有冷水管的承台数值模拟水化热温度、应力与实际情况相吻合;装有冷水管的承台水化热实测温度为73.4℃,不超过实测最大温度;实测最大应力为1.29Mpa,符合应力要求;未安装冷水管的承台会产生裂缝。

承台大体积混凝土水化热温控措施研究

以在建的重庆寸滩长江大桥的承台施工为例,对混凝土水化热机理和影响施工的因素进行了分析,根据温控计算理论,研究了具体可行的温控措施,并对施工阶段的水化热进行了相应的数值分析,指出采用该温控措施减小了混凝土内外温差和结构内部应力。

悬索桥承台大体积混凝土水化热分析及温控措施研究

本文介绍大体积混凝土工程水化热研究现状,以大体积桥梁承台混凝土为例,研究其温度场、应力场等水化热分析方法以及混凝土温控措施,确保工程大体积混凝土浇筑施工满足现行相关规范要求。

超高强混凝土用低水胶比浆体的水化热研究

采用自行改进的水化热测定系统,研究了粉煤灰、矿渣粉和水胶比对超高强混凝土用低水胶比浆体水化热和水化进程的影响规律.结果表明:掺10%(质量分数,下同)粉煤灰或矿渣粉不影响低水胶比浆体的水化进程;掺30%,50%粉煤灰或矿渣粉均使低水胶比浆体的水化温升和水化放热速率峰值明显降低,并延缓这些峰值出现的时间,且粉煤灰对水化进程的延缓效果优于同等掺量的矿渣粉;提高水胶比只能略微推迟浆体的水化温升和水化放热速率峰值出现的时间,使水化放热速率峰值有所增大,不会改变浆体温升曲线和放热速率曲线的形状.

大体积混凝土水化热及温控措施研究

归纳总结北江(曲江乌石至三水河口)航道扩能升级工程白石窑枢纽船闸工程大体积混凝土施工中所采用的一些温控防裂措施,包括对现场混凝土配合比的优化(原材料的选择),合理的施工措施等方面提出了温控防裂措施。

超厚底板低水化热泵送混凝土研究

为解决超厚底板混凝土的温度裂缝问题,在综合防裂措施中采用低水化热的混凝土是非常有效的,结合沈阳地区2个厚度超过8 m的超厚底板混凝土的工程实际,探索了掺入大量降低水化热的复合掺合料(最高达到58%)和控制水化热技术,缓凝、泵送、防水一体化的技术。研究发现,过多粉煤灰掺量早期强度低,过多矿渣粉易开裂,较好的配合比关系是粉煤灰∶矿渣粉为1.5∶1,实测表明,浇筑后超厚混凝土底板内部最高温度为67℃。

桥梁承台大体积混凝土施工水化热分析及温控研究

以某多跨连续梁桥大体积混凝土承台温控作业为例,采用有限元软件对承台浇筑后的水化热释放情况进行数值模拟分析,根据分析结果有针对性地进行承台冷却水管及测温元件的布置。对承台浇筑后连续14 d的实际温度变化监测结果显示:大体积混凝土承台浇筑完成后,水化热在承台中同一测温层无论是沿顺桥向还是承台对角线方向都表现出靠近平面中心温度高,向外温度逐渐降低并且在靠近外表面位置温度急剧降低的分布特征;水化热在承台中不同层同一水平位置测点的竖向温度都表现出中间位置高\,接近上下表面位置处低及温度最高点靠近下部的分布特征;大量水化热在混凝土浇筑完成后前4天放出;内外温差超过20℃可能导致承台开裂,浇筑完成后的前几天要特别注意控制内外温差。

大体积承台水化热效应分析与温控措施

大体积混凝土浇筑过程的水化热反应会对结构产生开裂等一系列不利影响,为了探究大体积混凝土水化热效应的温度场分布,以某高铁三线斜拉桥主墩八边形承台为工程实例,采用MIDAS/Civil对大体积承台浇筑后的温度场进行模拟,与实测结果进行对比分析,并据此制定一系列温控和保温措施。研究结果表明:大体积承台在水化热过程中温度变化遵循先急剧上升后缓慢下降规律,在浇筑后2~3 d内达到温度峰值;承台温度的实测值与计算值吻合良好,故采用有限元模型可较好模拟水化热温度场;温度变化过程中的温差会使承台内部产生压应力,外部产生拉应力,当应力超过容许应力后会产生裂缝;采取内部降温、表面保温的温控措施可有效降低承台内部最高温度,降低开裂风险。