夏季高原干旱地区铁路桥墩大体积混凝土防裂技术研究

摘要

西北高原地区气候干旱、昼夜温差大、季节特征比较明显,大体积混凝土的温度场和应力场受环境因素的影响又比较大,而且目前专门针对桥墩大体积混凝土的研究还比较少,既有的施工方法和经验不能完全适用于西北高原环境。随着西北地区高速铁路的全面建设,大量的大体积混凝土桥墩和基础出现在铁路桥梁的建设中,但是,大体积混凝土结构在施工以及服役的过程中要出现裂缝,这是一个不争的事实,因此,如何采取有效的施工方法和养护措施来减少这些危害裂缝的产生是迫切需要解决的问题。
　　本文以青藏铁路西格二线西宁特大桥桥墩大体积混凝土工程为依托,利用有限元分析软件MIDAS/FEA分析了桥墩施工及养护期间混凝土的温度场和温度应力,并且从影响大体积混凝土温度场和温度应力的一些敏感性参数出发,探讨夏季高原干旱地区铁路桥墩大体积混凝土施工的防裂技术对策。其研究内容主要包括以下方面:
　　(1)总结和学习大体积混凝土温度场和应力场的理论知识,介绍混凝土热力学参数的选取方法,主要包括混凝土的导热系数、导温系数、对流系数、热源函数等。
　　(2)利用MIDAS/FEA对夏季施工的28＃桥墩混凝土的温度场和温度应力进行仿真分析,给出桥墩混凝土温度和应力的时程曲线,并详细分析《大体积混凝土施工技术规程》(GB50496-2009)所规定的温控指标,包括混凝土的温升峰值、里表温差、混凝土表层与环境气温间的温差、降温速率等。
　　(3)整理和分析现场实验数据,总结出夏季大体积混凝土温升曲线。同时,根据现场实测数据,利用传统的经验公式对温度场进行了估算。最后通过估算值、有限元计算结果与实测值进行对比,验证MIDAS/FEA仿真分析的可靠性、有效性。
　　(4)从影响大体积混凝土温度场和温度应力的一些敏感性因素入手,紧紧围绕高原干旱地区、夏季施工这一特点,研究适用于夏季高原干旱地区铁路桥墩大体积混凝土施工的防裂技术措施。

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1 绪论

1.1研究目的及意义

1.2 桥梁大体积混凝土的特点

1.3 大体积混凝土温度场理论研究的国内外现状

1.4 本论文研究的主要内容

2 大体积混凝土温度场和温度应力分析的理论基础

2.1 大体积混凝土温度场分析的理论基础

2.2 导热问题的三种基本解法[19]

2.3 有限单元法计算温度场基本原理[17]

2.4 求解大体积混凝土温度应力的有限元法[20]

2.5 本章小结

3铁路桥墩大体积混凝土温度场现场试验研究

3.1 工程概况

3.2 混凝土材料性能指标

3.3 现场试验及数据分析

3.4本章小结

4铁路桥墩大体积混凝土温度场和温度应力仿真分析

4.1 MIDAS/FEA水化热参数化分析功能简介

4.2 有限元分析模型的建立

4.3 桥墩温度场计算结果分析

4.4 桥墩应力场计算结果分析

4.5 本章小结

5计算结果和实测数据对比分析

5.1 大体积混凝土温度计算经验公式

5.2 桥墩主要测点计算结果与实测数据对比分析

5.3 本章小结

6 铁路桥墩大体积混凝土防裂技术研究

6.1影响大体积混凝土温度应力的敏感性因素分析

6.2防裂对策

6.3本章小结

7 结论与展望

7.1主要结论

7.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果