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高速铁路T构桥墩顶块水化热效应控制和浇筑方案优化

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第7期54卷 2811-2826页

作者：金波侯文崎单云浩 SAVIOUR Shedamang 韩衍群国巍中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中铁七局集团第四工程有限公司湖北武汉430056

T构桥墩顶块具有混凝土体积大、应力状态复杂等特点,有效控制混凝土浇筑时的水化热效应是保障全桥工程质量的关键。依托渝黔高铁石梁河特大桥主桥墩顶块混凝土施工,采用数值仿真和现场监测的方法,研究一次性浇筑方案的可行性,对比不同... 详细信息

T构桥墩顶块具有混凝土体积大、应力状态复杂等特点,有效控制混凝土浇筑时的水化热效应是保障全桥工程质量的关键。依托渝黔高铁石梁河特大桥主桥墩顶块混凝土施工,采用数值仿真和现场监测的方法,研究一次性浇筑方案的可行性,对比不同措施对混凝土水化热效应的控制效果,提出墩顶块混凝土浇筑优化方案并应用于实桥施工。提出石梁河大桥墩顶块优化浇筑方案。研究结果表明:原定一次性浇筑方案由于混凝土浇筑体积过大、所采取的降温散热措施很少,导致混凝土水化热温度峰值、最大内表温差和名义拉应力均大幅超出规范限值,不具可行性;分层浇筑、埋设冷却水管是缓解混凝土整体水化热效应的关键措施,调整混凝土入模温度是控制水化热温度峰值和内表温差的重要措施;表面热交换系数与混凝土养护覆盖措施密切相关,对混凝土内表温差有显著影响;所提出的石梁河大桥墩顶块优化浇筑方案为分两层浇筑+底板埋设冷却水管+混凝土入模温度调整至15℃+混凝土表面采用6 mm厚钢板+2 cm厚聚乙烯泡沫覆盖,采用该方案进行现场施工,实测混凝土水化热温度峰值为58℃,最大内表温差22.74℃,最大表面名义拉应力为1.76 MPa,均小于规范限值,说明混凝土水化热效应和开裂风险得到了有效控制。

关键词：水化热墩顶块热力耦合温度峰值内表温差

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跨海大桥大体积混凝土承台水化热实测与分析

桥梁建设 2020年第3期50卷 25-31页

作者：汪建群魏桂亮刘杰陈杰左翼湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430050 中交二公局第一工程有限公司湖北武汉430014

为探明海洋环境对跨海大桥大体积混凝土水化热的影响规律,以海南省某跨海斜拉桥为背景进行研究。对该桥承台进行冷却系统设计和温度场实测;采用有限元软件MIDAS FEA建立承台仿真分析模型,在温度场仿真结果与实测值吻合良好的基础上,进... 详细信息

为探明海洋环境对跨海大桥大体积混凝土水化热的影响规律,以海南省某跨海斜拉桥为背景进行研究。对该桥承台进行冷却系统设计和温度场实测;采用有限元软件MIDAS FEA建立承台仿真分析模型,在温度场仿真结果与实测值吻合良好的基础上,进行混凝土配合比、入模温度、环境温度、冷却水流量和水温、拆模时间等参数分析。结果表明:采用复掺技术可降低绝热温升达6.07℃;入模温度和环境温度均降低10℃时,内表温差分别减小4.26℃和增大9.05℃;冷却水流速大于0.8m^3/h时冷却效率反而降低;年平均风速作用下5 d拆模时最大内表温差达24.29℃。建议海工大体积混凝土采用复掺技术;控制入模温度和环境温度;根据测试结果动态调整冷却水流量和温度;正常天气时拆模时间不少于7d。

关键词：跨海大桥斜拉桥承台大体积混凝土水化热内表温差有限元法仿真分析

基于管冷系统的大体积混凝土水化热时变温度效应

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长安大学学报（自然科学版） 2021年第4期41卷 65-77页

作者：侯炜宋一凡马超长安大学旧桥检测与加固技术交通运输行业重点实验室陕西西安710064 长安大学公路学院陕西西安710064

为研究大体积混凝土水化反应过程中的时变温度效应,以黄土地区亚洲第二高墩天宁沟特大桥为研究对象,建立主墩承台有限元模型,分析大体积混凝土承台水化热时变温度效应;通过数值模拟优化现场管冷系统,并布置温度传感器实测大体积混凝土... 详细信息

为研究大体积混凝土水化反应过程中的时变温度效应,以黄土地区亚洲第二高墩天宁沟特大桥为研究对象,建立主墩承台有限元模型,分析大体积混凝土承台水化热时变温度效应;通过数值模拟优化现场管冷系统,并布置温度传感器实测大体积混凝土承台内表时变温度场,验证所建立模型的准确性;在此基础上,分析混凝土入模温度、导热系数和表面对流系数对大体积混凝土承台内部绝热温升、表面温升和内表温差的影响。研究结果表明:有限元计算所得大体积混凝土承台内部绝热温升与实测结果基本吻合,但其出现时间较实测值滞后约60 h;受环境温度和保温措施的影响,大体积混凝土承台表面实测温度波动较大,内表温差也呈波动状态;混凝土入模温度与大体积混凝土承台内表最高温和内表温差线性相关,较低的混凝土入模温度能迅速降低混凝土最大绝热温升,绝热温升越大,混凝土入模温度对其内表最大温升和内表温差的影响越大;大体积混凝土承台最大绝热温升出现时间与混凝土导热系数对数相关,混凝土导热系数越大,其最大绝热温升越大;绝热温升受混凝土表面对流系数的影响较小,但混凝土结构进入降温阶段后,其表面对流系数越大,内部温度降低速率越快;混凝土表面温升受其表面对流系数的影响较大,混凝土表面对流系数越小,其表面最大温升越大,结构进入降温阶段后,混凝土表面温度降低速率越快。

关键词：桥梁工程大体积混凝土水化热温度效应绝热温升内表温差

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龙潭长江大桥南主墩承台温控技术研究

黑龙江交通科技 2022年第3期45卷 63-65页

作者：张艳中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司湖北武汉430050

龙潭长江大桥南主墩承台为大体积混凝土结构,浇筑时间在冬季,温控防裂要求很高。为避免和控制有害裂缝发生,根据有限元模型计算结果制定温控标准和温控措施,在承台施工过程中采用优化配合比、控制浇筑温度、安装冷却水管等措施,并进行... 详细信息

龙潭长江大桥南主墩承台为大体积混凝土结构,浇筑时间在冬季,温控防裂要求很高。为避免和控制有害裂缝发生,根据有限元模型计算结果制定温控标准和温控措施,在承台施工过程中采用优化配合比、控制浇筑温度、安装冷却水管等措施,并进行测温监控,监测结果表明内表温差、降温速率等均在温控标准范围内,承台未出现明显裂缝,质量符合要求。

关键词：承台大体积混凝土裂缝温控措施内表温差

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混凝土施工技术在滨江半岛工程中的应用

施工技术 2008年第S1期37卷 1-3页

作者：齐敏北京中关村建设北京100025

滨江半岛桁架转换层混凝土施工中,混凝土养护使用了循环冷却水降温技术,有效地降低了混凝土的内部温度,在控制混凝土温度裂缝生成受到了良好的效果。同时在钢纤维混凝土施工中,对选料、计量、投料、搅拌进行了严格控制,钢纤维在混凝土... 详细信息

滨江半岛桁架转换层混凝土施工中,混凝土养护使用了循环冷却水降温技术,有效地降低了混凝土的内部温度,在控制混凝土温度裂缝生成受到了良好的效果。同时在钢纤维混凝土施工中,对选料、计量、投料、搅拌进行了严格控制,钢纤维在混凝土中得到了均匀的分布,混凝土的质量得到了有效的控制。

关键词：转换桁架钢纤维积混凝土循环冷却水管内表温差裂缝

厦漳同城大道主桥大体积混凝土温控防裂技术研究

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施工技术 2016年第S1期45卷 302-304页

作者：邓华伟陈梦义孔维刘松谌超刘毅强中交二航局第一工程有限公司湖北武汉430012 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司湖北武汉430040

为防止工程大体积混凝土因温度应力引起有害裂缝,采用有限元仿真软件模拟计算了现场环境下混凝土内部温度及温度应力场随龄期的变化。根据分析结果采取了在混凝土内部铺设冷却水管的温控措施,在施工阶段,通过埋设温度监测元件来实时监... 详细信息

为防止工程大体积混凝土因温度应力引起有害裂缝,采用有限元仿真软件模拟计算了现场环境下混凝土内部温度及温度应力场随龄期的变化。根据分析结果采取了在混凝土内部铺设冷却水管的温控措施,在施工阶段,通过埋设温度监测元件来实时监控混凝土内最高、最低温度及内表温差,监测数据表明承台混凝土最高温度64.8℃,塔座混凝土最高温度67.1℃,最大内表温差20℃,拆模后混凝土未出现裂缝。

关键词：有限元温度应力内表温差裂缝

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跨海大桥承台大体积混凝土温度控制研究

跨海大桥承台大体积混凝土温度控制研究

作者：魏桂亮湖南科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国经济的快速发展,一大批跨海大桥正在规划和建设,大体积混凝土在跨海桥梁中应用更加广泛。由于面临海水、海风和高湿度的工作环境,跨海大桥对混凝土的裂缝控制和耐久性要求更高。受国家自然科学基金项目（51408218）支持... 详细信息

近年来,随着我国经济的快速发展,一大批跨海大桥正在规划和建设,大体积混凝土在跨海桥梁中应用更加广泛。由于面临海水、海风和高湿度的工作环境,跨海大桥对混凝土的裂缝控制和耐久性要求更高。受国家自然科学基金项目（51408218）支持,依托海南万宁港北大桥（预应力混凝土连续箱梁矮塔斜拉桥;桥跨径布置为80+138+80=298m）与浙江宁波舟山港主通道南通航孔桥（双塔整幅钢箱梁双索面斜拉桥;桥跨径布置为74+106+390+106+74=750m）,对跨海大桥承台大体积混凝土开展了温控研究。主要研究内容及结论如下:（1）设计了浙江宁波舟山港主通道南通航孔桥与海南万宁港北大桥承台大体积混凝土温控系统,并对其进行水化热温度场监测,温控效果良好,未出现温致裂缝。（2）基于实测结果建立仿真模型对承台大体积混凝土水化热过程进行了仿真模拟。在实测结果与仿真分析吻合良好的基础上,对影响承台大体积混凝土的主要参数如配合比、入模温度、环境条件、冷却方法及极端条件下的养护措施等进行了模拟分析。（3）海工大体积混凝土配合比设计应满足水化热低、施工性能好及耐久性优等要求,优先采用复掺技术,并适当外掺缓凝剂,以延缓峰温出现的时间,降低峰值温度。现场应结合施工季节,严格控制入模温度。就所分析结果而言,入模温度降低10℃,核心点峰值温度降低8.33℃,内表温差降低4.26℃,有利于控制内表温差。（4）海洋环境面临温度变化剧烈,大风等不利条件,海工大体积混凝土特别要做好防止骤然降温和大风等不利气候条件预案。就分析结果而言,环境温度和环境风速主要影响表面温度。环境温度降低10℃,核心温度不变,表面温度降低9.05℃,内表温差超限。（5）冷却方式对于承台内部降温至关重要。温控实施过程中应严格控制冷却管通水流量与通水温度,当冷却管流量高于一定数值时,冷却效率反而降低;水温变化主要影响降温速率,降温阶段应选择合适的冷却水温,冷却期间应根据测试结果动态调整通水流量与温度。（6）大体积混凝土施工期间应加强养护,严格控制拆模时间。就分析结果而言,土工布与彩条布具有防风保温效果,应在峰值温度到达前进行覆盖保温,若施工期间出现极端低温天气应优先采取棉被或其他保温材料覆盖保温。建议海工大体积混凝土承台在正常天气情况下控制拆模时间不宜少于7天,大风条件下还应适当延迟。

关键词：跨海大桥大体积混凝土承台水化热内表温差温致裂缝仿真分析

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大体积混凝土承台水化热效应及温控措施研究

大体积混凝土承台水化热效应及温控措施研究

作者：王博长安大学

学位级别：硕士

随着我国经济的飞速发展,我国在建以及准备建设的大跨径桥梁日趋增多。随着大跨径桥梁的日趋增多,大体积混凝土结构因其承重性能良好,且施工过程简单,是大跨径桥梁理想的承重结构,一般大跨径桥梁均采用大体积混凝土承台作为桥梁基础结... 详细信息

随着我国经济的飞速发展,我国在建以及准备建设的大跨径桥梁日趋增多。随着大跨径桥梁的日趋增多,大体积混凝土结构因其承重性能良好,且施工过程简单,是大跨径桥梁理想的承重结构,一般大跨径桥梁均采用大体积混凝土承台作为桥梁基础结构。伴随着大体积混凝土承台的使用,问题也随着而来,其中由大体积混凝土承台过大的内表温差引起的温度应力所导致的大体积混凝土承台温度裂缝对于其安全性、可靠性以及耐久性的影响越来越严重。大体积混凝土承台在水泥水化热、施工环境、保温措施以及内部管冷系统的作用下其结构内部产生复杂的温度场,从而导致结构内表温差、最大绝热温升以及表面温度等难以控制。本文以某特大桥(主跨布置为92.75m+6×170m+92.75m的预应力混凝土变截面连续钢构桥)为研究依托工程。通过前期有限元模拟分析,对施工进行指导,通过对主墩承台实施温度监控,与有限元软件模拟分析计算值进行对比,找出影响大体积混凝土承台温度场的控制性因素,并对其进行分析。结合各类文献、资料以及规范等,系统归纳了混凝土绝热温升、混凝土比热容以及混凝土导热系数计算方法,并结合主墩承台施工现场环境,构建主墩承台有限元模型,并对施工进行指导。实际监控主墩承台水化热状态后,对有限元模型进行修正,通过修正后的有限元模型理论计算值与实测值对比,验证了有限元软件Midas Civil的准确性,并找出影响主墩承台温度场的控制性因素。通过有限元软件Midas Civil以及Midas FEA对影响主墩承台温度场的控制性因素(混凝土入模温度、有限元软件中绝热温升函数的导热系数、混凝土表面对流系数、环境温度、管冷系统各参数等)进行数值分析,找出控制性因素的影响规律以及影响程度等。

关键词：大体积混凝土承台水化热状态绝热温升内表温差温控措施

潮汐状况对承台大体积混凝土温度裂缝控制的影响分析

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中外建筑 2020年第10期 192-194页

作者：王军舰中建三局基础设施建设投资有限公司

某工程承台处于海洋潮汐环境,着重研究潮汐状况对承台大体积混凝土温度裂缝控制的影响,得出了以下结论:与高水位相比,潮汐水位对承台内表温差影响略小,但仍比低水位条件下的影响大;海水潮汐变动对混凝土早期应力影响较大,后期影响较小;... 详细信息

某工程承台处于海洋潮汐环境,着重研究潮汐状况对承台大体积混凝土温度裂缝控制的影响,得出了以下结论:与高水位相比,潮汐水位对承台内表温差影响略小,但仍比低水位条件下的影响大;海水潮汐变动对混凝土早期应力影响较大,后期影响较小;早期混凝土上表面与侧面因内表温差较大,存在一定应力集中,后期承台混凝土与封底混凝土交界部位出现一定应力集中。

关键词：海洋潮汐大体积混凝土温度裂缝控制内表温差应力