桥梁承台混凝土冬季施工裂缝温控技术分析

精品文档-下载后可编辑桥梁承台混凝土冬季施工裂缝温控技术分析【摘要】随着我国经济的飞速发展和社会的不断进步，公路桥梁的建设步伐日益加快，钢筋混凝土结构被广泛应用于桥梁建设中，对其要求也越来越高。本文结合某公路桥梁工程实例，针对冬季低温天气桥梁承台混凝土施工裂缝防治技术进行了详细分析。

【关键词】桥梁承台；大体积混凝土；裂缝；温控技术

引言

在大体积混凝土中，混凝土会产生很大的热量，由于温度变化产生的混凝土内部应力作用是产生裂缝的主要原因；其次，在运转过程中，温度变化对结构应力状态具有显著的不容忽视的影响。所以，混凝土施工中的温度控制及温度应力控制是避免产生混凝土裂缝的关键。本文对大体积桥梁承台施工中混凝土裂缝温控技术进行了分析。

1工程概况

某公路大桥桥型为双塔钢箱梁斜拉桥。南主塔29#墩承台由上、下游两个分离式长方体承台构成，单个小承台的平面尺寸为23.30m×29.50m，整体承台平面轮廓四个外角点构成矩形形状，平面尺寸为65.55m×29.50m。承台厚度为8m。承台为钢筋混凝土结构，混凝土标号为C35。

2温控设计

2.1大体积承台混凝土开裂机理

引起大体积承台混凝土开裂的因素较多，有由于施加适当应力而产生的内部微裂缝，也有由于环境的不良作用、不恰当的结构使用或者结构处理方面等原因而产生的较大裂缝，甚至在极端的情况下，混凝土的结构完整性可以受到严重的影响。对大体积承台混凝土而言，混凝土开裂最主要的原因是干缩和温度应力。

混凝土的凝结和硬化是水泥和水之间发生化学和物理变化的结果。大体积混凝土浇筑后由于水泥水化放热作用，将经历升温期、降温期和稳定期3个阶段，在这3个阶段中混凝土的体积亦随温度的升降而相应膨胀或收缩，各块混凝土体积变化受到约束时就会产生温度应力，如果该应力超过混凝土的抗裂能力，混凝土就会开裂。

2.2温度和应力计算

2.2.1计算方法

采用三维有限元法计算，将温度场和应力场纳入一个统一的网格和程序计算。

（1）绝热温升：绝热温升数值模型取双曲线函数：

（1）

（2）弹性模量：弹性模量随时间的增长曲线采用四参数双指数形式，即：

（2）

（3）徐变度：根据工程经验，取混凝土徐变度如下（单位：1×10-6/MPa）：

（3）

式中：，，为最终弹模。

2.2.2承台温度应力仿真计算

（1）温度场的主要特征值

根据承台结构特点，取其1/4块进行网格剖分计算。经仿真计算，混凝土峰值温度应控制为53.5℃，温度场特征见表1。

经现场实际测量，各层的温度变化规律基本相同：混凝土浇筑后温度几乎直线上升，1.5～2.8d达到最高温度，随即又迅速降温，当冷却水停止后，靠近冷却水管测点的温度有所回升。当上层混凝土浇筑后，各点温度又有不同程度的回升。30～35d后，各点温度趋于平稳，亦趋于一致，并保持在一定范围内（图1）。

混凝土早期由于内表温差引起表面拉应力，后期由于基础温差约束引起内部拉应力，由表2可知承台混凝土早期3d安全系数和7d安全系数较小；且在封底混凝土和桩基约束作用下，承台第1层混凝土温度应力高于第2层。因此，承台温度控制的关键点在于加强表面保温、控制内表温差及加强通水控制混凝土内部最高温度以减小混凝土早期应力。通过实践，低温条件下严格按照以下温控标准控制施工，可有效避免承台大体积混凝土产生有害温度裂缝：1）10℃≤混凝土浇筑温度≤15℃；2）混凝土最大内外温差≤20℃；3）养护过程中，混凝土表面养护水温度与混凝土表面温度之差≤15℃；4）温峰过后混凝土缓慢降温，通过保温控制混凝土最大降温速率≤3.0℃/d。

3冬季承台施工的质量控制和保温措施

为确保承台混凝土施工质量，必须严格控制混凝土原材料、配合比、混凝土的生产、泵送、浇筑、振捣和养护等各个环节。其主要技术措施要求如下。

3.1混凝土的原材料选用及控制

为施工满足温控标准要求，针对各影响因素制定相应措施优化混凝土配合比，选用各种优质的原材料。

（1）水泥选择华新低水化热矿渣P.S42.5水泥；（2）超量取代法掺用华能电厂?级粉煤灰代替水泥，减少水泥用量，降低水化热；（3）细集料采用中砂，级配较好；（4）粗集料采用临湘白云矿4.75～31.5mm连续级配碎石；（5）外加剂根据各材料及施工环境性能选用西卡特制V3301C聚羧酸高性能减水剂。

3.2优化混凝土配合比

混凝土的性能和质量是关系到结构物安全、