冬季高原地区铁路桥墩混凝土保温防裂技术研究

摘要

随着我国经济和科技实力的快速提升,中国的铁路建设正处于高速发展的历史时期。随着高速铁路的发展,桥梁工程在铁路建设中的地位日益突出,桥梁工程中的大体积混凝土结构也逐渐增多。混凝土内部水化热与周边环境温度的综合作用,是导致大体积混凝土开裂的重要原因。而我国西北高原地区复杂特殊的气候环境,使大体积混凝土的温度裂缝问题更加突出。因此,亟需研究探索相应的解决办法,提高施工质量,保证结构的安全性和耐久性。
　　在本文中,以我国青海省西宁市某冬季施工条件下的铁路桥墩作为研究背景,对该大体积混凝土结构的温度场及温度应力进行了分析,并对相应的保温防裂措施进行了研究。本文的主要工作可以总结为以下四个方面:
　　(1)详细阐述了大体积混凝土温度场的计算原理,包括热传导方程、边值条件、水泥水化热计算公式等;并介绍了温度场和温度应力的有限单元计算方法,为桥墩大体积混凝土的温度场与温度应力仿真分析提供了理论依据。
　　(2)依据热传导理论,通过有限单元算法,对铁路桥墩温度场和温度应力进行仿真模拟,研究了西北高原地区冬季施工条件下,桥墩混凝土温度场与温度应力的分布情况。并总结出其随着混凝土龄期增长而变化的规律。
　　(3)根据在桥墩施工现场采集的混凝土实际温度,绘制出西北高原地区冬季施工条件下,桥墩混凝土的温度时程曲线。并通过实测值与理论计算值的拟合对比,得出合理的水化热参数,可以为同类桥墩大体积混凝土温度场的仿真分析提供一定的参考。同时,根据拟合结果验证了通过MIDAS/FEA软件对大体积混凝土温度场和温度应力进行仿真分析的可行性。
　　(4)本文研究了桥墩大体积混凝土冬季施工过程中,不同的施工养护措施(包括混凝土入模温度、暖棚内部温度和拆模后保温材料的等效放热系数等)对其温度场、温度应力的影响。并从结构设计、混凝土原材料的选择,以及施工方式等三个方面,探讨了大体积混凝土的综合防裂措施。进而得出西北高原地区铁路桥墩在冬季施工条件下,较为合理有效的保温防裂措施。

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1 绪论

1.1 大体积混凝土的定义

1.2 桥梁工程大体积混凝土的特点

1.3 大体积混凝土温度裂缝控制的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

2 大体积混凝土温度场与温度应力计算原理

2.1 热传导方程

2.2 温度场边值条件

2.3 水泥水化热

2.4 计算温度场的有限单元法

2.5 计算温度应力的有限单元法

2.6 本章小结

3 铁路桥墩大体积混凝土温度场仿真分析

3.1 仿真分析过程概述

3.2 温度场仿真结果分析

3.3 本章小结

4 大体积混凝土温度热工计算

4.1 热工计算经验公式

4.2 承台温度计算

4.3 墩身温度计算

4.4 本章小结

5 铁路桥墩大体积混凝土温度场试验研究

5.1 工程概况

5.2 温度测点布置

5.3 温度监测结果分析

5.4 本章小结

6 铁路桥墩大体积混凝土温度应力仿真分析

6.1 混凝土温度应力概述

6.2 温度应力仿真分析流程概述

6.3 墩身温度应力仿真结果分析

6.4 本章小结

7 桥墩大体积混凝土保温防裂技术研究

7.1 冬季墩身混凝土保温养护技术研究

7.2 桥墩大体积混凝土综合防裂措施

7.3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果