安全方案计算书.doc

目录

承台（南岸引桥）专项安全技术方案计算书

1温控计算

1.1计算目的

驸马长江大桥南岸引桥基础采用灌注桩加承台的方式，承台为典型的大体积混凝土结构。大体积混凝土由于水化热作用，混凝土浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段，在这个阶段中混凝土的体积亦随之伸缩，若混凝土体积变化受到约束就会产生温度应力，如果该应力超过混凝土的抗裂能力，混凝土就会开裂。为保证混凝土施工质量，避免产生有害温度裂缝，确保大桥的使用寿命和运行安全，对该承台大体积混凝土进行了温控方案设计，应用Midas/FEA软件计算了承台混凝土的内部温度场及仿真应力场，并根据计算结果制定了不出现有害温度裂缝的温控标准和相应温控措施。

1.2计算依据

1)《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）；

2)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；

3)《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T 5178-2003）；

4)《大体积混凝土温度应力与温度控制》（朱伯芳）；

5)《工程结构裂缝控制》（王铁梦）。

1.3边界环境条件

1.3.1气象资料

根据工期的总体安排，承台预计在12月份进行施工。通过对重庆万州近2年来12月份的气温统计，该月的平均温度为20℃。

1.3.2承台施工方案

承台为矩形构造，结构尺寸大，为有效控制大体积混凝土结构温度裂缝，严格控制原材料搅拌温度及混凝土入模温度，承台沿高度方向一次浇筑，浇筑高度5m，混凝土总方量2520m3。

承台主筋采用剥肋滚轧直螺纹套筒机械连接，在钢筋加工场集中加工后通过平板车直通车至墩位临时堆放，绑扎时通过吊车吊运至作业点。承台温控冷却水管通过适当调整水平架立钢筋标高后将其固定于水平架立钢筋上。

承台模板采用大面积定型钢模板，模板保证有足够的刚度，确保混凝土外观质量和耐久性。根据承台混凝土浇筑厚度，模板采用一次安拆方式，即承台混凝土浇筑完成内部温度稳定后拆除模板。

承台混凝土浇筑采用泵送方式，混凝土集中拌制后由混凝土罐车运输至墩位，由汽车泵直接将混凝土泵送至作业点，布料后采用振捣棒进行混凝土振捣。

承台大体积混凝土施工，需采取切实有效的温控措施降低混凝土内部温度，严格控制混凝土温控各项指标。将对混凝土的原料材选择、配比设计以及混凝土的拌和、运输、浇筑、振捣、通水冷却、养护、保温等全过程实行有效管控，严格落实相关措施。

1.4温控计算

1.4.1承台混凝土配合比

混凝土自身的物理、热学性能是影响大体积混凝土温度裂缝控制效果最基本、最重要的影响因素。大体积混凝土配合比设计原则是配制出绝热温升小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热强比小、线胀系数小，自生体积变形小的混凝土。

根据试配结果，混凝土配合比见下表。

表1-1 承台C35混凝土配合比

表1-2 承台混凝土设计指标

1.4.2混凝土的力学性能

混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度根据试验实测数据，按下表取值。

表1-3 混凝土力学性能表

不同龄期的弹性模量E按下式计算：

()τE =()

τ

09.01--e E h

()τE ─混凝土从浇筑到计算时的弹性模量（MPa ）；

()h E ─混凝土最终弹性模量（MPa ）

；C35混凝土按实测值取为4.5×104 MPa ； τ─混凝土从浇筑后到计算时的天数（d ）（≥1）。

混凝土的泊松比取µ＝0.2，表观密度取值为ρ＝2400kg/m 3。

计算时考虑混凝土的收缩、徐变对混凝土应力的影响，混凝土收缩、徐变的取值按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）的模型计算。

1.4.3 承台混凝土浇筑温度的计算

浇筑温度主要受原材料温度、气温等影响。在混凝土浇筑之前，可通过测量水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度，考虑环境温度来估算浇筑温度。

混凝土出机口温度可按下式计算：

W +)W +W +0.2(W

)T W Q -W Q -(W +T 0.2W +T W )Q +0.2＋（T W )Q ＋0.2( w c g s w g g s s w c c g g g S S S 0=

T

式中：0T ─混凝土出机口温度（℃）； Q s ─砂的含水量，以重量百分比计（%）； Q g ─石的含水量，以重量百分比计（%）； W s ─每立方米混凝土中砂的重量（kg ）； W g ─每立方米混凝土中石的重量（kg ）； W c ─每立方米混凝土中胶凝材料的重量（kg ）； W w ─每立方米混凝土中水的重量（kg ）； T s ─砂的温度（℃）； T g ─石的温度（℃）；

T c ─胶凝材料的温度，为水泥和矿物掺合料温度的重量加权平均（℃）； T w ─水的温度（℃）。

混凝土浇筑温度可按下式计算：

f

a p T T T T T +++-+=))((32100θθθ

式中：p T ─混凝土浇筑温度（℃）；

0T ─混凝土出机口温度（℃）； a T ─环境温度（℃）；

f T ─泵送混凝土时的摩擦升温（℃），按每百米泵送距离温度升高0.7℃~0.8℃计算；

1θ─混凝土装、卸和转运时的温度变化系数；

2θ─混凝土运输时的温度变化系数；

3θ─混凝土浇筑时的温度变化系数。

1θ、2θ、3θ的数值按如下方法确定：

（1）混凝土装、卸和转运，每次按0.032计算；

（2）混凝土运输时2θ＝A τ，τ为运输时间，以分钟计，A 取值参照表10； （3）浇筑过程中3θ＝0.003τ，τ为浇筑振捣时间，以分钟计。

表1-4 混凝土运输时冷量（或热量）损失计算参数A 值

注：对于混凝土搅拌车和吊斗，容量小时取上限值，反之取下限值。

在混凝土浇筑之前，可通过测量水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度，估算浇筑温度。 1.4.4 混凝土热学性能 （1）混凝土导热系数及比热

参考《大体积混凝土温度应力与温度控制》第2.4节，在21℃下各原材料的热学性能见下表。

表1-5 原材料热学性能汇总表