马新大桥主塔承台大体积高标号混凝土温控技术研究

通 过有 限 元 建模 分 析 ，可 得 承 台各 特 征 点 温
度 和 应力 时程 图 ，以及 各 个 特 征 时 刻 温 度 场 和 应 力 场 云 图 ， 征 点 ２ ９ 、４ ７分 别 为 第 一 、 混凝 特 １７ ３７ 二 土 内部 中心 点 ， 征 点 ２６ 、９０分 别 为 第 一 、 特 ９２ ３８ 二
边 界 为 上 下 层 混凝 土 对 流 ，第 三 对 流 边 界 为 上 层 混凝土面对流 。
凝 土养 生 ， 制 混凝 土 内部 和表 面 温 度 差 ， 防 止 控 是
混凝 土开裂 的关键措施之一。该工 程具体措施是 在 每层 混 凝 土 浇 筑 完 毕 ，待混 凝 土 终凝 后 立 即 在 上 表 面作 蓄 水 池 ， 蓄水 深 度 在 ２ ｍ 以 上 ， 行 蓄 ０ｃ 进 水养护 ， 以推迟混凝土表 面温度 的迅速散失 ， 防止
３４ 计 算 结 果 分 析 ．
按照温控方案设计 的要求 ， ｍｄｓ ｉｌ 在 ｉ ／ｖ 软件 ａｃｉ 中分 ２ 个施工节段模拟 承台的浇筑过程 ，为更清 晰 准 确 地 分 析 大 体 积 混 凝 土 在 施 工 阶段 温 度 场 、 温 度 应 力及 温度 引起 的位 移 的 变 化 ，在 每 一 施 工
混凝土表面开裂。
（ ） 两 个 施 工 阶段 进行 分 析 ， 一 个 施 工 阶 ６设 第 段为第一层 （ 层 ） 凝 土与地基 的水化热分 析 ， 下 混
第 二 个 施 工 阶段 为 上 下层 混 凝 土 浇 筑完 后 水 化 热 共同作用分析。
３３ 模 型 基 本 参 数 的 选 取 （ 表 ３） ． 见
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图 ２ 主 塔 承 台 水 冷 管 平 面 布 置 图
（ ）将地基模拟 成具 有 比热和热传导率等特 １ 性 的构件 ， 正确反应结 构物的水化热传播过程 ， 地 基 尺 寸 设 为 ２ ．５ ｍ×２ ．５ｍ ×２ ｍ。 ７６ ３６ （ ） 基 四周 及 底 部 平 动 自由 度全 部 约 束 。 ２地 （ ） 台 四个 侧 面 采 用 钢 模 板 ， 于 采 用 １ ３承 由 ４ ／ 模型 ， 侧设置对称条件 。 两 （ ） 台面采用 土工 布洒 水养 护 ， ４承 不考虑 保温 。 （ ） 三个 单 元 对 流 边 界 ， 一 对 流 边 界 为 地 ５设 第 基 表 面 对 流 和 第 一 层 混 凝 土 两 侧 对 流 ，第 二 对 流
表 ５ 承 台混凝 土各层 最大温 度拉 应力一 览裹 ，单 位 ： ａＪ ｆ ＭＰ
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图 ４
浇 筑 １ ８ ｈ ７ ｄ 温 度场分 布图 ６ （ ）
３ ４２ 应 力 场 特 征 （ 图 ５ ） ．． 见
由表 ５可 以看 出 ，承 台混 凝 土 底 部 处 于 基 础
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Ｉ ｆ Ｉ ＩΒιβλιοθήκη ｌ ｌ Ｉ Ｉ 层， 混凝 土 水 化 时 间 为 ７ｄ 第 二 施 工 节 段 为 浇 筑 ； 承 台第 二 层 ， 凝 土 水 化 时 间 为 ７ｄ 混 。 ３ ２ 建 模 边 界 条 件 ．
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管理施工
城 市道桥 与 防 洪
２１ 年 ８ ０１ 月第 ８ 期
层 混凝 土 表 面点 。 ３４ １ 温 度 场 特 征 （ 图 ４） ．． 见
根据 计 算 结 果 可 以看 出 ，承 台最 高 温 度 随各 层 混凝 土浇 筑 温 度 的 上 升 而上 升 。 中部 混凝 土 由
２ 温 控 方 案 设 计
２ １ 配 合 比设 计 。
在保 证 承 台混 凝 土强 度 的前 提 下 ，尽 可 能 降 低水 泥用 量是 高标号 混凝 土 防止 裂缝 的有效 措 施， 即可 以降 低 承 台 在 浇筑 过 程 中的水 化热 ， 而 从 降 低 混凝 土 内部 和 表 面 温度 差 。 过 多 次 试 配 ， 通 最 终 选 择 的混 凝 土 配 合 比如表 １ 列 。 所
表 １ 混 凝 土 施 工 配 合 比 一 览 表 （ 位 ： ｇｍ。 单 ｋ／ ）
通过分块分层浇筑 ， 减小混凝土一次浇筑体积， 有利 于 削减混 凝 土最高 温度 和 内外温 差，也 可 以减 小约束， 减小温度应力 ， 从而防止混凝土开裂。马新 大桥主塔承台根据主塔预埋钢筋、温控设计和浇筑 能力水平分两层浇筑 ， 浇筑高度分别为 ３ｍ 混凝土 （ 量 １５ ５ ７ｍ ）２ｍ（ 凝 土 量 １０ ０ ５ｍ ） 两 层 １ ． 、 混 ９ １． ３， ６ 的浇 筑 间歇 为 ７—１ ，同时 下层 混凝 土达 到 ８％ ０ｄ ０ 的强 度后方 可浇 筑上层 混凝 土。 ２３ 冷 却 水 管 埋设 ． 除 了对水 泥水化 热控 制外 ， 筑过 程 中 ， 埋 在浇 预 冷却水管 ， 通入循环水将 内部热量带出， 实现人工导 热， 从而降低混凝土内部和表面温度差。 根据混凝土 内部温度分布特征， 共布置 ３ 层冷却管， 冷却水管均 采用 ４ 的薄 壁钢管 （ ８ｍｍ 壁厚 ２５ｍｍ）按水平 间 ． ， 距 ０９ｉ ． ｎ和垂 直 间距 １ Ｉ 置 ， 层混凝 土 布设 ２ ． Ｉ布 ０Ｔ 底 层冷 却管 ， 上层混 凝土 布设 １ 层冷却 管 ， 冷却 水为 淡 水 ， 管 通水 前 进行 压 水试 验 ， 管道 漏 水 、 水 水 防止 阻
目：： 譬
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现 有 害温 度 裂 缝 ， 宜采 取 如 下 温 控标 准 。 ４ １１ 混 凝 土浇 筑 温 度 控 制 ．． 混 凝 土 浇 筑 人 仓 后 ， 上层 混 凝 土 覆 盖 前 ， 在 距 混凝 土表 面 ｌ １ ｍ处 的 温度 为 该 层 混 凝 土 的 ０ ５ｃ
约束区 ，拉应力最大 ，且拉应力 随龄期增长而增 大 。根 据 混 凝 土 抗 拉 强度 可知 ， 台混 凝 土 各 层 、 承 各龄期抗裂安全系数均大 于 １ ， ． 严格执行该方案 ３ 制定 的温控措施可保证大体积混凝土不 出现有害 温 度 裂缝 。
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图 ５ 浇 筑 １ ８ ｈ７ ｄ 应 力场分 布图 ６ （ ）
主桥为斜独塔单索面混合梁斜拉桥 ，主跨 ２０ｍ， ２ 主塔 共有 １ ６根 ２５ｍ 钻孔灌 注桩 基础 ， 台为矩 ． 承 形承 台 ， 寸 为 ２．５ｍ（ Ｘ２． ｍ（ 尺 ４ 长） ０ 宽）×５ｍ（ ， ６ ５ 厚） 混凝 土标号 为 Ｃ ０ 方量 为 ２５６６ ３属 大体 积高 ５， ２ ． ｍ 。 ２ 标号混凝土结构。 为了防止承台产生温度裂缝 ， 浇筑 前， 进行 了温控方案设计 ， 同时用有限元软件 Ｍ ｄ ａｉ ｓ 进行了仿真计算 ，施工过程中对温度场和温度应力 进行 监控 ， 确保 承台 的施 工质 量 。
行 承 台 混凝 土 温 度 场 分 析 。 考虑 承 台是 对 称 结 构 ，
取结构的 １ ／ 行 模 型计 算 ，承 台剖 分 总单 元 数 ４进 为 ３０ ５ ０个 ， 总节 点 数 为 ５ ０ ４ ０个 （ 图 ３ 。 见 ）
图 ３ 四 分 之 一 分 析 模 型 及 三 层 水 冷 管 布 设 模 型 示 意 图
０ 前 言
大体积 混凝 土浇筑后 ，水泥水化热会产生大
量热量 ， 内部 温 度 就 急剧 上 升 。 因此 ， 混 凝 土 内 在
部 和 表 面 之 间 产 生 温 差 ，在 混 凝 土 内部 和 表 面 就
承 台混凝土标号 为 Ｃ ０ ５ ，经试验劈裂抗 拉强 度 见 表 ２所 列 。
表 ２ Ｃ５ ０混凝± 劈裂 抗拉强 度一览衷
龄期 ， ｄ ４ ７ １ ４ ２ ８
会产生应力 ， 应力过大 ， 就导致出现裂缝 。而高标 号 混凝 土水 泥 用 量 大 ， 化 热 更 大 ， 缝 问题 显 得 水 裂 更 为 突 出 。为 了 防止 高标 号 大体 积 混 凝 土 产 生 裂
图６ 、图 ７ 别 为特 征点 的温度 时 程 分 图和应 力 时程 图 。 台混 凝 土温度 场特征参 数见 表 承 ４所列 。
４ 计 算温控 标 准和温 控措 施
４ １ 温 度 控 制 标 准 ．
根 据 温 控 方 案 ，在 施 工 期 内为 保 证 承 台 不 出
萎
４ ０
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管理施工
城 市道 桥 与 防 洪
２１ 年 ８ ０１ 月第 ８ 期
马新大桥主塔 承 台大体积高标号混凝土温控 技术研究
袁 建平
（ 门市 市政建设 开发 总公 司 ， 厦 福建 厦 门 ３ １０ ６０ ４）
摘
要： 该文 对厦 门马新 大桥 主塔承 台大体 积高标 号混凝 土温控 技术 进行 了研 究 。 提 出的具体施 工方 法和措施 在实 际施工 所
藤
阻 ： 篇
于结构尺寸大 ， 浇筑方量 大 ， 热慢 ， 散 内部最 高温 升 高 。 层 混 凝 土 在浇 筑 后 ３～４ 右 出现 温 峰 ， 各 ｄ左 高 温 区在 混 凝 土 中部 。上 层 混 凝 土 浇 筑 后 下层 混 凝土温度会 出现一定 的反 弹 ， 通过冷却水控制 ， 二 次 温 峰不 会 超 过 最 高 温 峰 。 承 台混凝 土各 层 最大 温度 拉应 力见 表 ５所列 。
（ 图 １图 ２ 。 见 、 ）
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图 １ 主塔 承 台水冷管 立面布置 图
２４ 混 凝 土养 生 ．
收 稿 日期 ：０ １ ０ — ６ ２１－５２ 作者简介 ： 袁建平 （ ９ ８ ， ， 建上 抗人 ， １７ 一） 男 福 工程 师 ， 事路 从 桥建 设 管理工作 。
大体积混 凝土 的裂 缝 ， 特别是 表面裂缝 ， 主要 是 由于内外温差过大产生的。 浇筑后 ， 通过加强混
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城 市道 桥 与 防 洪
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阶 段 预 留 一 定 的 时 间 以 便 使 混 凝 土 可 以充 分 水
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化 。第 一 施 工节 段 为 浇 筑 封 底 混 凝 土 和 承 台第 一
表 ３ 材 料 的 热 特 性 值 一 览 表
３ 有 限 元 仿 真 计 算
３ １ 有 限 元计 算 模 型 ．
上 述 措 施 能 否 控 制 住 大 体 积 混 凝 土 内部 和 外 表 面 温 度 差 ， 免 产 生 温 度 裂 缝 ， 实 施 前 ， 对 避 在 针 该 桥 具 体 温 控 方 案 ， 用 了有 限 元 软 件 ＭＩＡ 采 Ｄ Ｓ进
过 程 中取 得 了 良好 的效 果 ， 可供 类似 的工程项 目参 考。
关 键词 ： 马新 大桥 ； 高标 号 ； 大体积 ； 混凝 土 ； 温控 ； 术研究 ； 门市 技 厦 中圈分 类号 ： ４ ３２ 文献标识 码 ： 文章 编号 ：０ ９ ７ １ （０ １ ０ — ２ ４ ０ Ｕ ４ ．５ Ｂ １０ — ７ ６ ２ １ ）８ ０ ２ — ４
缝 ， 凝 土 浇 筑 时 就必 须 采 取 温 控措 施 。 混
劈裂 抗拉 强度 ／ ａ ＭＰ
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４９ ．
５２ ．
２２ 分 块 分 层 方 案 ．
１ 工 程 概 况
马新 大桥位 于厦 门翔安 区东坑 湾湾 口，是滨 海 东大道 的关 键性节 点控 制工 程 。大桥 全长 １４０ｍ， ３