装配式桥墩温度应力分析与裂纹控制

以某在建跨海大桥为例,通过数值仿真分析预制桥墩在与现浇承台连接施工时的温度应力及其影响因素,结合海上施工条件提出裂缝控制措施并进行现场试验. 分析结果表明,填芯混凝土热膨胀是预制桥墩温度应力的主要因素,温度梯度为次要因素. 混凝土入模温度从10 °C提高到40 °C,最大拉应力增加15.4%. 作为单项措施,设置隔热缓冲层的控制效果最佳,其次为冷却水管、优化混凝土配合比、分层施工和应力消散孔,外壁保温与内腔通风措施的效果较差. 提出的裂纹控制方案是采用优化混凝土配合比,且分3层浇筑混凝土,第1层和第2层分别设置隔热缓冲层和应力消散孔,通过现场试验验证了该方案可以有效地控制裂纹.     

低温季节大坝混凝土冷却水管周围应力应变监测现场试验

大坝混凝土力学性质受诸多因素影响,变化规律复杂,最新研究表明:不同的温度条件对混凝土的变形规律有着明显的影响.对此,在西南某混凝土特高拱坝冬季混凝土浇筑现场,结合冷却水管周围不同位置处单支应变计测值和每支应变计附近同样温度条件下设置的专用无应力计监测的该温度条件下自由体积变形,通过建立大坝无应力计统计模型分析无应力计测值得出混凝土热膨胀系数,并分离出自生体积变形,采用考虑混凝土徐变特性的计算程序,将应变计测值转化为实际应力以分析冷却水管周围不同部位混凝土应力分布.试验结果表明:由于该大坝采取"小温差、早冷却、缓慢冷却"的通水冷却方式,在现有的通水冷却方案下,冷却水管周围混凝土应力不大;该试验能给现场混凝土冷却通水方案以及防裂施工提供指导,为关键部位混凝土温度应力仿真反馈分析提供实测资料.     

碾压混凝土坝混凝土垫层温控措施优化分析

考虑到防裂和便于基岩固结灌浆,碾压混凝土坝建设过程中往往在基岩上浇筑薄层常态混凝土垫层.垫层区混凝土常常产生早期裂缝,不合理的温控措施是导致垫层开裂的一个重要原因.混凝土垫层在结构形式上受地基约束大,因而施工过程中需要严格控制最高温度和温度梯度.采用热流耦合精细算法,分别对碾压混凝土坝垫层混凝土的水管布置层数、浇筑温度、通水强度、保温层以及浇筑层厚等温控措施进行敏感性分析.计算结果表明,加密水管和降低浇筑温度的温控效果最明显;对表面洒水养护和设置保温层后,需要结合其他温控措施降低混凝土垫层内部温度;垫层较薄时,分层浇筑对降低垫层温度和应力的作用不大,不需要分层浇筑.     

混凝土早期温度回升对高拱坝应力的影响

高拱坝在建设过程中,大体积混凝土经过初期冷却通水后,混凝土温度会发生不同程度的回升,区别于后期通水结束后的混凝土温度回升,早期混凝土弹模发展较快,温度开始回升到再次降至该温度值时,高拱坝会产生温升残余应力从而提高了坝体应力水平.采用热流耦合管单元真实反映水管附近及远离水管部位温度变化规律,分别考虑了温升幅值、温升时刻、温升历时三个因素对坝体应力的影响.仿真模拟结果表明:温升幅值越大,温升开始时间越早,温升历时越长,温升残余应力越大,坝体后期应力水平越高,且温升后采取通水冷却时水管附近会产生极大的拉应力,对大体积混凝土温控防裂较为不利.     

大体积混凝土基础水化效应的有限元分析

文章结合实际工程大体积混凝土基础,采用三维瞬态温度场理论,利用ANSYS有限元软件对整体浇筑、分层浇筑、设置水管冷却等不同施工条件下,大体积混凝土基础的温度场和应力场的分布规律进行了分析。结果表明:与整体浇筑相比,分层浇筑和加水管冷却可以有效降低大体积混凝土基础水化效应的温度场和温度应力,对指导工程实践具有重要的现实作用。     

大体积混凝土温度场及温度应力的有限元分析

结合工程实例,采用ANSYS有限元软件对大体积混凝土浇筑及冷却过程中的温度场及温度应力进行了模拟,通过APDL语言编写程序控制了模拟过程．分析结果与工程计算及实际测试结果相近,验证了所建模型与选取参数的正确性,保证了运用ANSYS研究大体积混凝土水化热影响参数的可行性．分析发现：混凝土温度峰值与最大拉应力与浇筑温度呈正相关;采用低热量水泥时,可降低温度峰值、推迟峰值出现时间,并降低结构温度应力;环境温度变化时,温差成为关键因素,应根据实际情况制定季节性施工方案．     

闸墩施工期温度应力仿真分析

考虑外界气温条件、水泥水化热、弹模、徐变等热力学和物理力学参数以及分层浇筑(利用生死单元实现分层浇筑)对闸墩温度应力的影响,利用ANSYS软件三维有限元法进行闸墩施工期的瞬态温度场和应力场仿真计算.结果表明:内外温差过大,内部温升温降太快是闸墩出现裂缝的主要原因,并提出了对拌合材料冷却,降低浇筑温度,采用优化的保温保湿养护方法,在混凝土内预埋冷却水管,选用低热水泥,使用减水剂等减小内外温差,减缓温升温降过程,以有效防止施工期表面裂缝的产生.     

堆石坝面板混凝土施工期温度和应力全坝段仿真分析

针对堆石坝面板混凝土易开裂问题及其结构特点,开展了面板混凝土施工期温度和应力变化规律的仿真研究.依托某混凝土面板堆石坝工程,建立了三维仿真计算网格;采用三维不稳定温度场和应力场的有限元仿真计算程序,对堆石坝面板全坝段施工过程的温度和应力进行了动态仿真计算和分析.结果表明,堆石坝面板施工期内部拉应力较大,且最大拉应力出现在最大温降龄期;此外,面板短间歇面施工期拉应力较小,长间歇面在上层混凝土浇筑后拉应力较大.     

温度应力对新浇混凝土爆破安全控制标准的影响

混凝土温度应力是新浇混凝土爆破安全控制标准的重要影响因素,利用有限元法研究岩石基础上大体积混凝土的温度及温度应力变化过程,探讨爆破振动荷载与温度应力耦合作用下温度应力对新浇混凝土爆破安全控制标准的影响.结果表明,混凝土早期温度应力可以作为爆破安全控制标准的安全储备,后期的温度应力则需要根据实际情况判断,在高温季节浇筑的混凝土温度应力对爆破安全危害影响较小,甚至于可以作为混凝土的安全储备,而在寒冷季节浇筑的混凝土,后期将产生较大的温度拉应力,将严重降低混凝土爆破安全控制标准.     

大体积混凝土裂缝控制研究

随着大体积混凝土的广泛应用,混凝土的裂缝控制问题日益突出.裂缝的产生会导致混凝土的抗渗、抗腐蚀等性能下降,影响结构的耐久性.本文分析了大体积混凝土由于水化热而产生的开裂机理,结合实际工程,应用Midas软件模拟大体积混凝土温废场,重点解决了混凝士分层浇筑、水管冷却及边界条件等因素对其温控的影响,监测结果与理论分析较好吻合,论文研究工作对类似工程具有借鉴作用.     

薄壁混凝土结构施工期温控防裂研究

针对施工期薄壁混凝土结构易开裂的问题,阐述了裂缝成因和开裂机理,提出了相应的防止措施.认为薄壁混凝土结构早期的内外温差,后期基础温差是这类裂缝产生的主要原因,而表面保温和内部水管降温的温控防裂措施是防止这类裂缝的有效措施.结合混凝土温度场应力场的基本原理和水管冷却的精确算法,通过三维有限单元法对某大型渡槽施工期混凝土结构在该温控防裂措施下的温度场和应力场进行仿真计算,结果显示该防裂措施效果良好,对类似工程具有一定的参考价值.     

预防连续箱梁施工裂缝的温度监测与有限元分析

研究混凝土浇筑初期内部温度应力不均匀分布特征和预防温度裂缝的有效措施,以西安至铜川高速公路渭河特大桥某0＃箱梁为研究对象,以MIDAS／FEA(multitier distributed applications services／finite element analysis)有限元分析软件为计算平台,采用有限单元法对施工期混凝土水化热温度场进行了数值模拟计算,分析了3种不同防裂工程措施的理论效果,并结合温度监测进行了工程措施的优化。结果表明:混凝土浇筑52h左右内部温升达到高峰,有无冷却水管的箱梁内部最高温度温差在10℃左右,在内外温差20℃左右时拆除模板时机较为恰当;箱梁腹板与横隔板交界处温度应力集中,设置冷却水管改善温度应力分布效果明显。与其他研究结果相比,采取温度监测与有限元计算全过程动态分析方法优化防裂工程措施效果较好。     

高寒地区施工大体积混凝土温度控制

通过对混凝土温度应力的初步估算及裂缝原因分析,结合高寒地区工程实例,施工中采用优化混凝土施工配合比、增大掺和料掺量、缩短结构分缝长度、通水冷却等措施来降低混凝土内部温度,平衡内外温差,减小干缩,避免混凝土因内部应力迭加超过抗拉强度而产生裂缝,收到良好效果.     

天津凤凰商贸广场大体积混凝土筏板施工过程的温度监控研究

从天津凤凰商贸广场施工中出现的混凝土筏板裂缝控制问题出发,定量地分析了大体积混凝土在施工过程中水化热的影响．应用理论计算的结果,结合现场的施工条件,设计了一套大体积混凝土浇筑与养护过程的温度监控和循环水降温方案,通过对表面、中部及底部三个不同深度混凝土水化升温的现场结果检测,说明循环降温系统发挥了积极的作用,证明了理论分析与方案设计的有效性．在此基础上,总结工程研究成果,进一步给出了在采用循环水降温过程中的设防控制时间安排与位置设置的建议,为今后该类技术的进一步应用提供一定的参考．     

承台大体积混凝土水化热分析及温控措施

大体积混凝土会产生大量的水化热导致结构裂缝的出现,对结构的耐久性和承载力产生不利影响,因此需要采取控制措施,减少混凝土内部的梯度温度,控制大体积混凝土结构在施工过程中裂缝的产生。论文采取混凝土内部布置管冷的措施来降低承台大体积混凝土结构在施工过程中产生的水化热,控制混凝土温度裂缝。利用Midas/Civil有限元软件的水化热计算模块进行水阳江特大桥承台大体积混凝土结构的数值模拟,通过无管冷和有管冷的对比分析,确定布置管冷的必要性。研究进水温度、水流量等参数对承台大体积混凝土结构的水化热影响,确定管冷合理的参数取值。分析浇注温度对承台施工过程中温度效应的影响,确定合适的浇筑温度。通过优化分析得到浇筑温度为15℃、进水温度10℃和管冷水流量为2 m~3/h时,其冷却的效果较好并满足规范要求。通过合理的管冷布置和必要的温控措施,能够有效地降低施工中内部温度并且符合工程的实际要求。     

温度梯度作用下钢管混凝土拱桥拱脚混凝土裂缝控制研究

针对姚湾东南公路桥，采用HohaiRCFE-S程序建立拱脚局部模型，并分析拱脚在均匀升温、均匀降温及分别组合日照和气温骤降作用的4种工况下的应力状态，发现日照和气温骤降作用显著增大拱脚混凝土拉应力，提高开裂风险。为控制拱脚开裂，提出以裂缝宽度控制为目标的混凝土拉应力限制条件，对增厚外包混凝土厚度、增设剪力钉、设置拱肋弦杆支撑、拱脚混凝土顶面布置钢板和顶面附近施加预应力等5种控裂措施，分别建立有限元模型并进行应力对比和控裂效果分析。结果表明：均匀升温+日照和均匀降温+气温骤降工况下，仅增厚外包混凝土厚度或增设剪力钉不能满足拉应力控制要求；设置拱肋弦杆支撑或钢板控裂效果差；施加预应力可明显减小拱脚混凝土拉应力；施加预应力+增设剪力钉、施加预应力+外包混凝土厚度两种组合方案在4种工况下均表现出良好的控裂效果。     

基于热效应的涉水混凝土工程裂缝监测方法

相比于常规混凝土结构，水下混凝土结构开裂对结构安全具有更加恶劣的影响，准确、及时地监测裂缝的发生发展过程，对保障涉水工程安全、防止事故具有重要意义。本文基于流体-热源-裂缝的热效应耦合作用，提出水下混凝土结构裂缝监测的温度示踪法，并设计3种裂缝监测方案，分别采用监测管-多孔套管组件、监测管-空心套管组件和监测管-灌水管组件实现开裂信息与开裂部位热力学信息的转换。其中：前两种监测方案主要利用热传导原理，使开裂后裂缝周围介质的热力学参数发生改变，从而改变热量传递规律；第3种方案主要利用对流传热原理，通过灌水使裂缝截面产生对流传热效应，从而提高传热速度。针对上述3种监测方案，分别制作了混凝土梁试件，采用光纤光栅温度传感器和陶瓷加热管组成的传感加热单元开展了瞬态传热模型试验，根据热源降温曲线的分段特征，定义了反映热源降温速度的判别指标，利用该指标进行裂缝的识别，并对3种方案的裂缝识别效果进行分析和对比。结果表明：3种监测方案均能很好地判断是否有裂缝产生；在裂缝定位方面，方案3效果更好；在裂缝宽度定量识别方面，方案1无法识别裂缝宽度，方案2仅可在流动水环境中识别裂缝宽度，方案3可根据渗漏流量识别裂缝宽度。     

某工程大体积混凝土温度场的试验研究

为了控制大体积混凝土的水化热温度,对控制混凝土早期裂缝提供依据,了解温度对混凝土早期力学性能的影响,采用镍铬-镍硅型热电偶传感器对混凝土内部温度场进行了实测.结果表明,混凝土浇筑初期内部温度场沿深度呈抛物线分布,最高温度为58℃,在浇筑后3 d出现,持续1 d左右,混凝土中心与表面最大温差19℃.通过实测的温度场分布情况,可以直接了解混凝土内部温度变化趋势,对控制水化热温度和温度裂缝起指导作用.     

基础大体积混凝土温度应力分析及控制

对大体积混凝土温度应力产生的原因进行了详细分析，并对由其引起的温度裂缝提出了具体的防止措施、工程实例表明，这些方法和措施具有良好的效果．可确保大体积混凝土的施工质量．