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城市道桥与防洪 2024年第4期 261-264,I0018页

作者：杜杨李元松罗遥凌赵程王传峰武汉工程大学湖北武汉430073 中建西部建设建材科学研究院有限公司四川成都610000

超高性能混凝土(uhpc)水胶比低,胶凝材料用量大,水化热高,大体积uhpc易形成较大的温度应力,导致结构开裂.基于ANSYS的仿真分析技术,采用ANSYS参数化设计语言(APDL)开发了一套大体积uhpc温度场及温度应力的计算程序,将其应用于沱江大桥... 详细信息

超高性能混凝土(uhpc)水胶比低,胶凝材料用量大,水化热高,大体积uhpc易形成较大的温度应力,导致结构开裂.基于ANSYS的仿真分析技术,采用ANSYS参数化设计语言(APDL)开发了一套大体积uhpc温度场及温度应力的计算程序,将其应用于沱江大桥塔梁固结段施工期温控分析.分析结果表明,采用分块分层浇筑方式并采取聚氨酯保温和通水措施后,浇筑块开裂风险较低,宜加强底板保温养护和优化实心区水管排布保证温控质量.

关键词：大体积uhpc 仿真分析温度场温度应力温控

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大体积uhpc箱梁锚固块水化热监测及数值分析

大体积UHPC箱梁锚固块水化热监测及数值分析

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作者：汪平航湖南大学

学位级别：硕士

大跨径预应力混凝土箱梁桥是我国桥梁工程的重要组成部分,该类桥梁长期以来存在着梁体开裂、跨中过度下挠等问题。基于超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,uhpc)材料特性,湖南大学uhpc桥梁研发团队研发了一种介于传统混凝... 详细信息

大跨径预应力混凝土箱梁桥是我国桥梁工程的重要组成部分,该类桥梁长期以来存在着梁体开裂、跨中过度下挠等问题。基于超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,uhpc)材料特性,湖南大学uhpc桥梁研发团队研发了一种介于传统混凝土箱梁和钢箱梁之间的新型结构—单向预应力密集横隔板uhpc薄壁箱梁结构,以期能解决大跨预应力混凝土桥梁开裂下挠、自重过大等难题。广东英德市北江四桥(单跨102m单向预应力uhpc简支箱梁桥)是目前世界上跨径最大的uhpc简支箱梁桥,该桥采用单向预应力密集横隔板uhpc薄壁箱梁结构,并结合体外预应力预制拼装施工技术。该桥体外预应力端部锚固块采用大体积uhpc浇筑而成。相比于普通混凝土,uhpc水泥用量大,水化热大,开裂风险也随之增大。目前鲜少有人对大体积uhpc结构水化热温度进行研究。因此,为了掌握uhpc水化热特性,评估uhpc水化热温度,预防大体积uhpc锚固块温度裂缝产生,需要对其温度场进行研究并提出有效的温控措施,为本工程以及未来相关大体积uhpc工程提供经验。本文所进行的主要工作内容及得出的结论有:(1)分别对普通uhpc(使用普通硅酸盐水泥)及中热uhpc(使用中热硅酸盐水泥)进行了水化热试验,结果表明:普通uhpc水化放热速率大于中热uhpc,普通uhpc最终放热量也高于中热uhpc。结合北江四桥102m uhpc简支梁桥的实际施工过程,分别对普通uhpc锚固块及中热uhpc锚固块进行了水化热温度现场监测。根据两者实测结果对比可知,普通uhpc锚固块各测点水化热温度峰值均超过100℃(最高可达104.5℃),中热uhpc锚固块各测点温度峰值最高为86.6℃。普通uhpc锚固块的温度峰值比中热uhpc锚固块高约13℃左右,且温度峰值提前约18h出现,温升速率平均高8.7℃/h。(2)基于ANSYS的APDL语言通过案例分析验证了热流耦合算法能模拟冷却水流动以及冷却水沿程升温的现象。本文在热流耦合算法的基础上编写了含冷凝管的大体积混凝土温度场的相关计算程序,并利用该程序对已有文献中的水化热实例进行数值模拟,验证了该程序的可靠性。(3)基于所开发的ANSYS计算程序对两组大体积uhpc锚固块水化热温度场进行数值分析,并将锚固块各温度测点的ANSYS计算值和实测值进行了对比,对比结果验证了该ANSYS计算程序能够有效模拟带冷凝管的大体积uhpc温度场。对比结果分析表明,在整个水化热阶段,普通uhpc锚固块其顶底板及腹板整体温度高于相应中热uhpc锚固块,且中热uhpc锚固块其顶底板及腹板里表温差均小于普通uhpc锚固块。(4)对影响大体积uhpc锚固块温度的各因素进行了参数分析。一方面,考虑了uhpc入模温度、外界环境温度、对流系数对uhpc中心最高温度峰值及里表最大温差的影响。另一方面,考虑了冷却水温度对uhpc底板、顶板、腹板中心最高温度峰值及里表最大温差的影响。此外,根据参数分析的结果进行了冷凝管的优化设计,为大体积uhpc温度裂缝的预防措施提供依据。

关键词：大体积uhpc 锚固块水化热温度场冷凝管热流耦合算法 ANSYS 温控措施

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