京杭运河钢板桩围堰设计专项施工方案(2011。11.28报)(7)

2018-11-18 21:08

京杭运河大桥主墩承台施工技术方案

当骨料温度>0℃时,C1=4.2,C2=0; 2.2.3 砼拌合物出机温度

T1= T0-0.16(T0- Tb)=14.37-0.163(14.37-15)=14.5(℃) Tb——搅拌机棚内温度(℃),取15。 2.2.4 砼的入模成型时温度 T2=T1-(αt+0.032n)(T1-Ta)

=14.5-(0.2530.83+0.0323120)3(14.5-15) =16.5(℃)

t—砼拌合物运输到浇筑完成的时间(h),取50min=0.83h; n—砼拌合物运转次数,取15s一次,30min共120次; Ta—砼拌合物运输时环境温度(℃),拟采取保温措施,取15; α—温度损失系数(hm-1),用混凝土罐车运输时,取0.25。 2.2.5 砼内部的实际最高温度

Tmax=T2+ζTmaxt=16.5+0.8356.6=61.8(℃) T2——砼的入模成型时温度(℃); ζ

——

为不同浇筑块厚度、不同龄期时的降温系数,根据相关资料取0.8;

Tmaxt——内部最大绝热温升(℃);

对于不同砼浇筑厚度(H)和浇筑后不同龄期的温度变化,根据计算及过去施工实际测量,砼内部实际最高温度一般发生在砼浇筑后的第3~7d左右。

2.2.6 承台混凝土各龄期收缩变形值计算

0?y(t)??y(1?e?0.01t)?M1?M2?2222?M10

0式中:?y为标准状态下的最终收缩变形值,取3.24310-4;M1为水泥品种

修正系数;M2为水泥细度修正系数;M3为骨料修正系数;M4为水灰比修正系数;M5为水泥浆量修正系数;M6为龄期修正系数;M7为环境相对湿度修正系数;M8为水平半径的倒数(cm-1),为构件截面周长(L)与截面面积(A)之比:r=L/A;

M9为操作方法有关的修正系数;M10为与配筋率Ea、Aa、Eb、Ab有关的修正系数,

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其中Ea、Eb分别为钢筋和混凝土的弹性模量(MPa),Aa、Ab分别为钢筋和混凝土的截面积(mm2)。

查表得:M1=1.0,M2=1.0,M3=1.0,M4=1.1,M5=1.20, M6=1.09(3d),M6=1.0(7d),M6=0.93(15d),M7=0.7,M8=1.01,M9=1.0,M10=0.9,则有:

① 3d的收缩变形值

?-4y(3)=3.24?10?(1?e?0.03)?0.84?1.09=0.088?10-4

② 7d的收缩变形值

?.07y(7)=3.24?10-4?(1?e?0)?0.84?1.0=0.184?10-4

③ 15d的收缩变形值

?y(15)=3.24?10-4?(1?e?0.15)?0.84?0.93=0.353?10-4

2.2.7 承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差 ①3d龄期

T?4y(3)??y(3)/??(0.088?10)/1.0?10?5?0.9℃ ②7d龄期

Ty(7)??y(7)/??(0.184?10?4)/1.0?10?5?1.8℃ ③15d龄期

Ty(15)??y(15)/??(0.353?10?4)/1.0?10?5?3.5℃ 2.2.8 承台混凝土各龄期内外温差计算 入模温度:T0=16.5℃,Th?10℃ ① 3d龄期

?T= T0+2/3T(t)+Ty(t)-Th=16.5+2/3?33.6+0.9-10=29.8℃

② 7d龄期

?T= T0+2/3T(t)+Ty(t)-Th=16.5+2/3?49.7+1.8-10=41.4℃

③ 15d龄期

?T= T0+2/3T(t)+Ty(t)-Th=16.5+2/3?56+3.5-10=47.3℃

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由以上计算可知,承台混凝土内外温差最大为47.33℃,大于我国《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)中关于大体积混凝土温度内外温差为25℃的规定,需在混凝土中埋设冷却管来降低混凝土的内外温差。

2.2.9 最大降温收缩应力计算

当厚度大于1m时,贯穿或深进的裂缝主要是由平均降温差和收缩差引起的收缩应力所造成,裂缝一般出现在降温过程,砼因内外约束引起的温度应力可简化公式进行计算:

σ=-[(E(t)a△T)÷(1-v)]3S(t)R

△T——砼的最大综合温差,取15d时温差47.33℃; a——砼的线膨胀系数,取1.0310-5;

E(t)——砼从浇筑后到计算时的弹性模量(Mpa),计算温度应力时,一般取平均值。 E(t)= Ec(1-e-0.09t)

Ec——砼的最终弹性模量Mpa,取3.253104; t——砼浇筑后到计算时的天数; R——砼的外约束系数,取0.35; V——砼的泊松比,取0.15;

S(t)——砼徐变的松驰系数,一般取0.213; 砼15d的弹性模量为:

E(t)=3.253104(1-2.718-0.09315)=2.413104 砼的最大降温收缩应力为:

σ=-[(E(t)a△T)/(1-v)]3S(t)R

=-[2.41310431310-53(-47.33)/(1-0.15) ]30.3530.213 =1.0<RL=1.3MPa

安全系数:K=1.3/1.0=1.3>1.15满足要求

以上计算全部取最不利情况,但在施工中还加冷却水管降低内部温度,砼表面还采取了保温等措施,故结构是安全的。

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2.2.10 冷却管水流量计算

大体积砼施工的内外温差控制在25℃为宜,冷却管出水口水温不超过40℃。根据当地有关资料,冷却管进水口水温取20℃,水温增量Δtw=40-20=20℃以内;砼降温量Δtc=47.33-25=22.33℃以上;砼的水化反应最大在3~7d,取5d(120h),根据热平衡(cwmwΔtw=ccmcΔtc),冷却管的水流量a应满足:

4.23a313120320≥0.9632531.1322.33 解得:a≥5.4(m3/h)

其中:c—比热,KJ/㎏,水取4.2,混凝土取0.96;

m—质量,t; 承台17.7m313.75m34m的质量2531.1t。 Δt—温度增量,℃。

根据现行施工技术规范,每天混凝土降温最大为两度,为此采用“外保内降”措施,每天降2℃时,冷却管流量:

4.23a31324320=0.9632531.132

解得:a=2.4(m3/h)即温度每升高或降低1℃时,流量减少或增加1.2 m3/h(水温20℃)。具体流量详见附表。

2.3、结论及施工过程控制 2.3.1 结论

承台大体积混凝土在浇注过程中,由于混凝土在结硬过程中内部产生大量的热量使其内部温度升高,当内外温度相差过大时就容易出现温度裂缝,若需降低混凝土的内外温差,在混凝土中埋设冷却管是一种行之有效的方法。计算表明:混凝土中埋设冷却管后内外温差均小于25℃,满足《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)中的规定。

2.3.2 施工过程控制

a、拌合用水采用地下水,同时对粗骨料进行覆盖保温;混凝土在运输过程中对罐体采取保温措施,以最大限度降低混凝土入模温度。

b、承台混凝土埋设3层冷却管,上下左右冷却管相临间距严格按设计图纸

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施工,采用3台功率2.2KW的水泵不断抽水循环,流量12m/h,管径2吋,同时准备2台水泵备用。冷却水直接采用河水,水管内通水流量控制在16~20L/min。严格观察入水口和出水口的水温差,根据水温差,及时调整泵水速度。水温差大时,提高水速;水温差小时,降低水速。通过冷却排水,带走混凝土体内的热量。流量测量:通过安装在出水管上的水表一定时间内通过的水量可计算得出。流量控制:在冷却管入口处安装三通管,此三通管一头连接进水口,一头连接冷却管入口,另一路为三通变径阀门,通过阀门调整流量(根据混凝土温度、进水口温度、需要降温时间,查附表对应流量),多余的水不进入冷却管,直接排除承台外。通水从混凝土浇筑后开始,至温度满足现行施工技术规范要求时结束。

c、浇注混凝土时,采用分层浇注,控制混凝土在浇注过程中均匀上升,避免混凝土拌和物局部堆积过大,混凝土的分层厚度控制在20-30cm。

d、浇注混凝土后,混凝土表面用土工布覆盖保湿保温,要十分注意洒水养生,安装温度控制装置(承台四周注水,并加装电热器,接上温感头和自动控制开关,设定温差大于20C时,自动通电加热,确保保温恒定;每天设定一次,降温时每天下调20C,)使混凝土缓慢降温,缓慢干燥,减少混凝土内外温差。

e、浇注混凝土后,每2小时测量混凝土表面的温度和冷却管的出水 温度,及时调整养护措施。

3、温控监测

为检验施工质量和温控效果,及时掌握温控信息,以便及时调整和改进温控措施,需进行温度控制监测。大体积混凝土的温度应力和防裂问题是一个十分复杂的问题,外界温度和湿度、施工条件、温控程序、原材料变化等都会引起温度应力的变化,只有通过温控监测,才能更准确地了解结构的质量与抗裂安全状况。

①、温控监测内容

温控以温度监测为主,就是在混凝土中埋入一定数量测温用的测温计,测量混凝土不同部位温度变化过程,检验不同时期的温度特性和温差标准。当温控措施效果不佳,达不到温控标准时,可及时采取补救措施,如加大循环水流量,同

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