客运专线铁路预制整孔箱梁施工温度监控与防裂研究

摘要

我国客运专线铁路桥梁比例大，桥梁结构型式中，32m、24m等常用跨度整孔简支箱梁约占90％，总数达数万孔。客运专线铁路预制整孔箱梁混凝土属大体积混凝土范畴，其温度控制和裂缝防治研究，一直是结构设计与施工中十分重要的课题。而客运专线为保证简支箱梁使用寿命达100年，采用了先进的高性能混凝土(HPC)，其水化热温度场影响因素众多，温控不当，更易产生温度裂缝，将对预制整孔箱梁施工质量造成重大威胁。本文对客运专线铁路预制整孔箱梁施工高性能混凝土水化热温度分布规律及温度监控和防裂技术措施进行了研究和探讨。 (1)参考京津城际客运专线铁路制梁场预制梁施工经验，对32m双线整孔箱梁预制施工工艺进行了设计，并对预制箱梁高性能混凝土施工质量控制问题进行了分析：整孔箱梁预制施工质量控制，关键在于控制高性能混凝土的水化热温度裂缝。 (2)采用ANSYS软件，建立了32m双线预制整孔简支箱梁实体模型，对箱梁高性能混凝土施工过程水化热温度场进行了仿真计算。结果表明：由于掺加高效减水剂，箱梁高性能混凝土在灌注后出现了一个升温缓慢的过程；箱梁截面混凝土厚度对水化热温度场有重要影响，箱梁端部截面混凝土较厚，水化热温度高，且腹板芯部和内外表面温差最大，易产生温度裂缝。文章还对高性能混凝土水化热温度场影响因素如混凝土入模温度、水泥用量和粉煤灰掺量等进行了分析和探讨。 (3)根据京津城际客运专线铁路32m预制双线整孔简支箱梁蒸汽养护施工工艺，建立了合理的蒸养温度曲线，利用ANSYS软件对预制整孔简支箱梁在蒸汽养护过程中的温度场进行了仿真计算。结果表明：蒸汽养护可显著降低箱梁混凝土芯部与表面温差，箱梁腹板、顶板和顶板芯部与表面温差都控制在6℃以内，可控制温度裂缝的产生。文章还提出了整孔箱梁蒸汽养护温度裂缝控制措施。 (4)根据预制整孔箱梁施工高性能混凝土水化热温度场仿真计算结果和现场施工经验，提出了客运专线铁路预制整孔箱梁施工全过程温度监控技术对策；并从原材料选材、混凝土配置及箱梁预制施工等三方面对箱梁高性能混凝土施工防裂技术措施进行了研究和探讨。 本文方法在箱梁预制混凝土浇筑前，进行水化热温度场预估算，并对箱梁施工全过程进行温度监控，以便更好地指导施工，防止温度裂缝产生，具有较重要的理论和现实指导意义，可为类似的工程借鉴。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景与意义

1.1.1我国客运专线铁路桥梁建设情况

1.2.1客运专线简支箱梁主要类型及设计参数

1.1.3课题研究背景与意义

1.2大体积混凝土裂缝产生原因及影响因素

1.2.1大体积混凝土裂缝产生原因

1.2.2大体积混凝土产生裂缝影响因素

1.3国内外研究现状

1.3.1高性能混凝土及其在桥梁中应用研究

1.3.2箱梁高性能混凝土水化热温度场研究

1.3.3箱梁高性能混凝土温度裂缝控制研究

1.4本文的主要内容

第二章客运专线32m双线整孔箱梁预制施工工艺设计

2.1引言

2.2制存梁场布置

2.2.1梁场选址原则

2.2.2梁场布置原则及形式

2.2.3制存梁台座设计

2.3箱梁预制施工方案

2.4箱梁预制施工工艺及要求

2.5整孔箱梁预制质量控制措施

2.6本章小结

第三章预制整孔简支箱梁混凝土水化热温度场研究

3.1引言

3.2箱梁混凝土水化热及绝热温升计算

3.2.1水泥水化过程

3.2.2混凝土水化热计算

3.2.3混凝土绝热温升

3.3混凝土水化热温度场计算原理

3.3.1热传导方程推导

3.3.2定解条件

3.4京津城际32m预制整孔箱梁水化热温度场仿真计算

3.4.1基本假定

3.4.2箱梁混凝土热物理参数的选取

3.4.3有限元模型的建立

3.4.4荷载施加及求解

3.4.5箱梁混凝土水化热温度场计算结果及分析

3.5箱梁混凝土水化热温度场影响因素分析

3.5.1混凝土入模温度

3.5.2水泥用量

3.5.3混合材料用量

3.6本章小结

第四章预制整孔箱梁蒸养温度场及温度裂缝控制研究

4.1引言

4.2客运专线32m双线整孔箱梁蒸汽养护工艺

4.2.1蒸养工艺参数及蒸养制度

4.2.2客运专线32m箱梁蒸汽养护工艺设计

4.3客运专线32m预制整孔箱梁蒸养温度场仿真计算

4.3.1基本假定

4.3.2 ANSYS温度场计算步骤

3.3.3箱梁蒸汽养护温度场计算结果及分析

4.3.4与实例比较

4.4工程现场反演及施工反馈计算的基本模式

4.5客运专线整孔箱梁蒸养温度裂缝控制措施

4.6本章小结

第五章预制整孔箱梁施工温度监控与防裂技术探讨

5.1引言

5.2客运专线铁路整孔箱梁施工温度监控

5.2.1混凝土原材料温度监测

5.2.2混凝土拌合物温度监测

5.2.3混凝土入模温度监测

5.2.4混凝土养护温度监测

5.2.5混凝土芯部与表面温度监测

5.3客运专线预制整孔箱梁施工防裂技术探讨

5.3.1原材料选材防开裂技术措施

5.3.2混凝土配制防开裂技术措施

5.3.3箱梁预制施工混凝土防开裂技术措施

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2存在的问题以及有待进一步开展的工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目