飞龙岛大桥承台大体积混凝土温度与裂缝控制研究

摘要

近年来，随着我国交通事业的发展，桥梁工程建设规模的增大，大体积混凝土水化热的控制问题已经引起桥梁工程界的高度重视。大体积混凝土在固化过程中释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩而导致裂缝。而在桥梁施工中，常因防裂措施不当，导致混凝土温度应力超过其抗裂强度，造成混凝土开裂，影响混凝土的使用。虽然在混凝土大坝的设计、施工中对于大体积混凝土水化热温度场的研究有了长足的进步，但是目前能够结合桥梁的自身特点把各种因素对温度场的影响情况给较精确的计算出来的研究仍然是很必要的。本文以江西赣州飞龙岛大桥主塔承台大体积混凝土温度监测和裂缝控制为研究内容，系统开展了承台大体积混凝土温度控制研究。通过浇筑混凝土材料的选择，冷却循环水管的设置，控温保温养护措施的实施，对整个施工过程实时监控，实现了大体积混凝土施工的有效控制。承台混凝土浇筑完成后，未出现裂缝，达到了预期的监控目的。 针对上述情况本文主要内容如下：（l）介绍水化热分析的理论基础以及一些主要参数的取值方法。从热传导基本原理出发，考虑大体积混凝土温度应力的主要影响因素，分析大体积混凝土结构中的温度作用原理，温度裂缝的产生机理、危害和控制方法，总结选取各种热学指标。（2）以飞龙岛大桥为工程背景，介绍大体积混凝土承台进行水化热温度控制的详细过程，并对其实测与计算的数据结果进行比较和分析。（3）运用三维有限元软件MIDAS/Civil对承台大体积混凝土，按照实际冷却水管的布置、水流情况、边界条件、实际施工过程等因素进行全程水化热温度场的仿真分析。通过对实测温度场和计算温度场的分析得出了许多有益结论。（4）提出并论证在夏季施工时，采用有效的温度监控措施可以更加有效的降低大体积混凝土中部的温度，使混凝土内温度变化更加均匀，减少混凝土内外的温差。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1大体积混凝土温度控制的有关概念

1.1.1大体积混凝土

1.1.2工程裂缝的基本概念

1.1.3温度应力

1.2大体积混凝土温度控制的研究现状

1.2.1温度场及温度应力研究现状

1.2.2大体积混凝土裂缝控制研究现状

1.3本文研究工作的目的和内容

第2章大体积混凝土温度裂缝机理分析

2.1裂缝的种类

2.2混凝土的物理学性能

2.2.1混凝土的收缩

2.2.2混凝土的不均匀性

2.2.3混凝土的徐变

2.2.4混凝土的弹性模量

2.3大体积混凝土温度裂缝概念及其危害

2.4大体积混凝土温度裂缝产生原因

2.4.1水泥水化热是大体积混凝土开裂的主要因素

2.4.2外界气温变化的影响

2.4.3约束条件与温度裂缝的关系

2.4.4混凝土的收缩变形

第3章大体积混凝土温度场应力计算原理

3.1热传导原理、基本参数及差分解法

3.1.1热传导方程

3.1.2初始条件和边界条件

3.1.3边界条件的近似处理

3.1.4气温

3.1.5日照

3.2水泥水化热与混凝土绝热升温

3.2.1水泥水化热

3.2.2混凝土绝热温升

3.3混凝土浇筑温度的控制

3.3.1混凝土浇筑温度计算方法

3.3.2降低浇筑温度方法

第4章飞龙岛大桥承台大体积混凝土温控方案

4.1工程概况

4.2原材料选择与质量控制及配合比优化设计

4.2.1混凝土原材料选择

4.2.2混凝土配合比优化设计

4.2.3混凝土的物理力学性能

4.3理论与仿真计算

4.3.1理论计算

4.3.2有限元仿真分析

4.3严格按规定的分块进行施工

4.4混凝土内部布设冷却水管及其要求

4.4.1冷却水管及其布置

4.4.2埋设冷却水管及其控制要求

4.5混凝土浇筑温度的控制

4.6保温及养护

第5章承台大体积混凝土温控监测与结果分析

5.1承台温控监测概况

5.2承台温控监测目的

5.3承台温控施工的现场监测

5.3.1监测工作顺序

5.3.2监测仪器

5.3.3测点布置及监测基本要求

5.3.4温度控制标准

5.3.5温度测点情况

5.4监测结果分析

5.4.1温度监测结果

5.4.2实测数据分析

5.4.3与MIDAS/civil仿真值对比

第6章结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢