大体积混凝土温度应力计算

大体积混凝土温度应力计
算
Last revision on 21 December 2020
大体积混凝土温度应力计算
1. 大体积混凝土温度计算
1）最大绝热温升值（二式取其一）
ρ**)*(c Q F K m T c h += （3-1）
)1(**)mt c t h e c Q
m T --=ρ
（ （3-2）
式中：
T h ——混凝土最大绝热温升（℃）； M c ——混凝土中水泥用量（kg/m 3）；
F ——混凝土中活性掺合料用量（kg/m 3）； C ——混凝土比热，取(kg ·K ）；
ρ——混凝土密度，取2400（kg/m 3）； e ——为常数，取；
T ——混凝土龄期（d ）；
m ——系数，随浇筑温度而改变，查表3-2
T h （3）= T h （7）= T h （28）=
2）混凝土中心计算温度
）
（）（）（t t h j t 1*ξT T T += （3-3） 式中：
T j ——混凝土浇筑温度（℃）；
T 1（t ）——t 龄期混凝土中心计算温度（℃）；
ξ（t ）——t 龄期降温系数，查表3-3同时要考虑混凝土的养护、模板、外加剂、掺合料的影响；
j （t ）T 1（3）= T 1（7）= T 1（28）=
3）混凝土表层（表面下50~100mm 处）温度 （1）保温材料厚度
）
（）
（2max q 2x b
--h 5.0T T T T K λλδ= （3-4）
式中：
δ——保温材料厚度（m ）；
λx ——所选保温材料导热系数[W/(m ·K)]； T 2——混凝土表面温度（℃）； T q ——施工期大气平均温度（℃）； λ——混凝土导热系数，取(m ·K)； T max ——计算的混凝土最高温度（℃）；
计算时可取T 2-T q =15~20℃，T max -T 2=20~25℃； K b ——传热系数修正值，取~，查表3-5。

1K 2值——刮大风情况。

根据公式（3-4），h 取，λx 取，λ取，T2-Tq 取15℃，Tmax-T2取25℃，Kb 取2，计算 δ==15mm
（2）混凝土表面模板及保温层的传热系数
q
i i 11
βλδβ+∑=
（3-6）
式中：
β——混凝土表面模板及保护层等的传热系数[W/(m 2·K)]； δi ——各保护层材料厚度（m ）；
λi ——各保温层材料导热系数[W/(m ·K)]；； βq ——空气层的传热系数，取23[W/(m 2·K)]。

根据公式（3-6），δi 取，λi 取，计算 β=
（3）混凝土虚厚度
β
λ
k h =
' （3-7）
式中：
h`——混凝土的虚厚度（m ）； k ——折减系数，取2/3；
λ——混凝土导热系数，取[W/(m 2·K)]；
根据公式（3-7），β取，计算 h`=
（4）混凝土的计算厚度
h 2h H '+= （3-8）
式中：
H ——混凝土计算厚度（m ）； h ——混凝土实际厚度（m ）；
根据公式（3-8），h`取，计算 H=
（5）混凝土表面温度
2
)(1q t 2]
)[-h 4H T T h H T T q t -''+
=（）（ （3-9）
式中：
T 2（t ）——混凝土表面温度（℃）； T q ——施工期大气平均温度（℃）； h`——混凝土的虚厚度（m ）； H ——混凝土计算厚度（m ）； T 1（t ）——混凝土中心温度（℃）；
根据公式（3-9），T q 取20℃，h`取，H 取，T 1（3）=，T 1（7）=，T 1（28）=，计算 T 2（3）= T 2（7）= T 2（28）=
4）混凝土内平均温度
2
t 2t 1t m ）
（）（）（T T T += （3-10）
根据公式（3-10），T 1（3）=，T 1（7）=，T 1（28）=，T 2（3）=，T 2（7）=，T 2（28）= T m （3）= T m （7）= T m （28）=
2.
大体积混凝土温度应力计算
1）地基约束系数
（1）单纯地基阻力系数C x1（N/mm 3
），查表3-6
3）（）（t
09.0-0
t e -1E E = （3-12） 式中：
E （t ）——t 龄期混凝土弹性模量（N/mm 2）； E 0——28d 混凝土弹性模量，取*104（N/mm 2）； e ——常数，取； t ——龄期（d ）；
根据公式（3-12），计算 E （3）= E （7）= E （28）=
3）地基约束系数
）
（）（）
（t 2x 1x t *h E C C +=β （3-13）
式中：
β（t ）——t 龄期地基约束系数（mm -1）； h ——混凝土实际厚度（mm ）；
C x1——单纯地基阻力系数（N/mm 2）； C x2——桩的阻力系数（N/mm 2）；
E （t ）——t 龄期混凝土弹性模量（N/mm 2
）；
根据公式（3-13），C x1取10000计算 β（3）= β（7）= β（28）=
4）混凝土干缩率和收缩当量温差
混凝土干缩率
11e 1(21t 01.0-0
t (M M M Y Y ⋯-=））εε （3-14）
式中：
εY(t ）——t 龄期混凝土干缩率；
εY 0——标准状态下混凝土极限收缩至，取*10-4； M 1、M 2…M 11——各修正系数，查表3-7。

根据公式（3-14），计算 ε
Y(3
）
=*10
-5
，ε
Y(7）
=*10
-5
，ε
Y(28）
=*10
-5
混凝土的截面积(mm2)；3 粉煤灰(矿渣粉)掺量——指粉煤灰(矿渣粉)掺合料重量占胶凝材料总重的百分数。

收缩当量温差
α
ε)
(t t Y Y T =
）（ （3-15）
式中：
T Y （t ）——t 龄期混凝土收缩当量温差（℃）； α——混凝土线性膨胀系数，1*10-5（1/℃）；
根据公式（3-15），计算 T Y(3）=，T Y(7）=，T Y(28）=
结构计算温差
）（）
（）（）（i 1i 1i m i m i --Y Y T T T T T +++=∆ （3-16） 式中：
△T i ——i 区段结构计算温度（℃）； T m （i ）——i 区段平均温度起始值（℃）； T m （i+1）——i 区段平均温度终止值（℃）；
T Y （i+1）——i 区段收缩当量温差终止值（℃）； T Y （i ）——i 区段收缩当量温差起始值（℃）；
根据公式（3-16），计算 △T 0-3=℃ △T 3-7=℃ △T 7-28=℃
5）各区段拉应力
])
2/ch 11[i i i i L S T E βασ（-
∆= （3-17）
式中：
σi ——i 区段混凝土内拉应力（N/mm 2）；
）区段内平均弹性模量（——2i /i mm N E ；
L ——混凝土最大尺寸（mm ）； ch ——双曲余弦函数。

根据公式（3-17），只计算拉应力，即只计算σ3 σ3=mm 2
到指定龄期混凝土内最大应力
∑==
n
1
i i
m ax -11
σ
νσ）
（ （3-18）
式中：
ν——泊桑比，取；
根据公式（3-18），计算
4
.034.0*.150-11
max ==
）
（σN/mm 2
6）安全系数
m ax t
f σ=
K （3-19）
式中：
K ——大体积混凝土抗裂安全系数，应≥；
f t ——到指定龄期混凝土抗拉强度设计值,取（N/mm 2）；
根据公式（3-19），计算 K==>
满足抗裂条件，故知不会出现裂缝。