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水化热对混凝土箱梁结构的影响
日期:2017-2-24 14:21:18 作者:钢结构检测 来源:本站原创
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    水泥水化是放热过程,由于混凝土导热性能较差,使得大量的热量聚集在结构内部,从而使混凝土形成期的内部温度始终大于外部温度,无法做到同步升温和同步降温,形成非线性的温度梯度。

 

    对于薄壁混凝土箱梁,由于有着较高的表面积与体积比,可以使内部的热量传导到表面,避免较大的升温。但是大跨度混凝土箱梁,在墩顶附近的腹板、底板以及横隔板还是比较厚,会产生较大的温差应力,致使早期混凝土开裂,应引起足够的重视。

 

    在节段预制拼装的混凝土桥梁中,为减轻预制节段的吊装重量,有时对于含有横隔梁的节段,采取“先预制箱体,后浇筑隔板”的两次成型方法。由于横隔梁现浇混凝土的体积较大,后浇隔板的水化热变形会受到先预制箱体的约束,且周围散热条件较差,结果造成箱体隔梁的开裂。

 

    在实际工程中有这样一个案例:某刚构一连续体系桥梁,采用节段预制拼装方法施工,墩顶0号段先预制箱梁外壳,待吊装到墩顶之后,再浇筑其中的横隔梁。横隔梁厚3m,高2.9m,横桥向宽2m(顶板底处达6m以上)。现浇横隔梁采用C55高性能混凝土,每立方米混凝土水泥用量为494kg,水灰比为0.314,不添加粉煤灰。在横隔梁混凝土浇筑后2-3d,墩顶o号段的右腹板外侧面发现两条水平裂纹,分别长1.7m1.9m;左侧腹板发现1条水平裂纹,长0.98m,裂缝宽度在0.3-O.4mm之间。并且,采用同样方法施工的几个0号段,均发生了类似情况。

 

    为了较准确地讲行仿真分析,取工地水泥试样,在试验室实测单位体积水泥的最终水化热约为340 kJ/kg,用最小二乘法拟合放热曲线,得出水化系数n的取值为0.39

 

    建立三维有限元模型进行水化热效应的仿真分析,先进行热分析,再进行应力分析。采用三维温度单元进行瞬态热分析,再将热分析得到的节点温度作为体荷载施加在结构单元上进行应力分析。温度场分布规律为:预制箱梁腹板内侧温度明显高于外侧表面温度,2.5d后达到最大值47℃,梁体内外温差最大21℃左右;横隔梁最高温度在浇筑2.5d时达到66℃,墙体内外温差最大38℃左右。上述温度场作用下应力分布情况为:梁体腹板中部出现66℃,墙体内外温差最大38℃左右。上述温度场作用下应力分布情况为:梁体腹板中部出现一条水平分布的纵向拉应力带,该处2d时出现最大拉应力6.5MPa左右,如果不采取措施,水平裂缝不可避免。横隔梁竖向应力在浇筑3d时达到最大应力llMPa左右,位于横隔梁中间孔洞上倒角处,另外从应力云图可见,横隔梁有可能在多处出现裂缝。

 

    根据以上结论可知,当采取原有配合比和施工方法时,产生裂缝的可能性极大,因此,建议优化混凝土配合比,有针对性地加强局部构造配筋,或采取分层分块浇筑或使用冷却水管等方法改进施工工艺。

 

文章出自桥梁动静载荷试验www.zjlq.net,转载请注明。


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