澧水大桥大体积混凝土锚碇温控技术研究

论文摘要

随着近年来我国桥梁工程的迅猛发展,大体积混凝土在桥梁工程中的应用越来越广泛,其水化热引起的温度控制问题引起了人们的高度重视。在大体积混凝土的施工过程中,水泥的水化作用放热引起混凝土内部温度急剧上升,由于混凝土导热性差,导致温度积聚在内部,而表面温度与空气接触散热而温度较低,产生内外温差,混凝土内部产生拉应力。如果拉应力超过一定限值,就会形成裂缝。本文通以澧水大桥花垣岸大体积混凝土锚碇为研究背景,进行了下列研究:1.介绍了大体积混凝土裂缝的产生原因和水化热温度场分析的基本原理。然后以澧水大桥锚碇为工程背景,对混凝土分层厚度,粉煤灰掺加与否,冷却水管通水流量大小等参数进行了敏感性分析。研究表明:分层厚度越薄,混凝土内部最高温度越低;掺加粉煤灰对混凝土内部最高温度有重要影响,可有效降低温度峰值;混凝土内部最高温度随冷却水管流量的增大而降低,但是超过临界流量之后,冷却降温效果增加不明显。通过以上参数敏感性分析为其他类似工程正确制定施工方案提供借鉴。2.采用三维有限元软件MIDAS/Civil建立了考虑材料时间依存性、气温、冷却水管冷却效应的三维有限元模型,对澧水大桥大体积混凝土锚碇进行了施工过程的水化热温度场仿真分析,对澧水大桥花垣岸锚碇锚块进行了温度设计,制定了温控指标和温控方案,分析结果表明温度均控制在允许范围之内。3.通过温度实时监测及反馈分析,实现了大体积混凝土信息化施工,对大体积混凝土进行了有效的温度控制。对比显示,仿真计算结果与实测值符合较好,因此可以采用计算机有限元程序对大体积混凝土施工期的水化热温度场进行仿真模拟,以便指导设计和施工,有效控制大体积混凝土的裂缝产生。4.在原材料的选取与严格控制、层间浇筑间歇期、养护措施的选择等方面,为今后其他同类工程施工提出了一些可行的施工建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 大体积混凝土的温度应力和裂缝
• 1.1.1 大体积混凝土的定义及其特点
• 1.1.2 大体积混凝土的温度应力
• 1.1.3 大体积混凝土温度裂缝的形成原因
• 1.1.4 大体积混凝土温度裂缝的危害
• 1.1.5 大体积混凝土温度应力仿真分析的意义
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 目前研究现状
• 1.2.2 目前现状分析
• 1.3 论文的主要研究内容
• 1.4 论文的技术路线
• 第二章 大体积混凝土裂缝成因分析与防裂措施
• 2.1 大体积混凝土裂缝成因分析
• 2.1.1 裂缝种类
• 2.1.2 混凝土的微裂缝与破坏机理
• 2.1.3 大体积混凝土裂缝特征
• 2.1.4 大体积混凝土裂缝成因分析
• 2.2 大体积混凝土防裂技术措施
• 2.2.1 降低混凝土的绝热温升
• 2.2.2 严格控制混凝土内外温差
• 2.2.3 合理分块分层浇筑
• 2.2.4 加强管理，合理组织施工
• 第三章 大体积混凝土热传导理论及其应用
• 3.1 大体积混凝土结构的温度场与温度应力
• 3.1.1 温度场与温度应力
• 3.1.2 温度应力产生的条件
• 3.1.3 混凝土温度应力的类型
• 3.1.4 大体积混凝土温度和温度应力的变化过程
• 3.2 大体积混凝土温度场的分析
• 3.2.1 热传导方程
• 3.2.2 初始条件和边界条件
• 3.2.3 水化热计算的重要参数
• 3.3 计算混凝土温度场的有限单元法
• 3.3.1 变分原理
• 3.3.2 温度场的有限元方法
• 3.3.3 考虑冷却水管效应的混凝土温度场的计算
• 3.4 澧水特大桥花垣岸大体积混凝土锚碇计算依据和参数
• 3.4.1 混凝土性能
• 3.4.2 冷却水管的布置及参数取值
• 3.4.3 大气温度及入模温度的取值
• 3.4.4 初始条件和边界条件
• 第四章 澧水大桥锚碇温度场计算与参数敏感性分析
• 4.1 基于往年气温的锚碇温度场模拟分析
• 4.1.1 建模分析
• 4.1.2 计算工况
• 4.1.3 温度特征值
• 4.1.4 温度分布图
• 4.1.5 应力特征值
• 4.2 大体积混凝土温度场参数敏感性分析
• 4.2.1 分层厚度的影响
• 4.2.2 掺加粉煤灰的影响
• 4.2.3 有无冷却水管及冷却水流量大小的影响
• 4.2.4 冷却水管布置方向的影响
• 第五章 澧水大桥锚碇温控方案与实测数据分析
• 5.1 温控主要指标的确定
• 5.2 监测方案
• 5.2.1 测温过程中的一般概念
• 5.2.2 监测系统的选用
• 5.2.3 温度测点布置
• 5.3 基于实测参数的锚碇温度场模拟分析
• 5.4 工程实测数据分析
• 5.4.1 大体积混凝土实测温度变化曲线
• 5.4.2 大体积混凝土典型温度分析
• 5.4.3 实测值与理论值偏差分析及原因探讨
• 5.5 温控效果与温控建议
• 5.5.1 原材料的选取和严格控制
• 5.5.2 新浇层混凝土对已浇层混凝土温度影响应对措施
• 5.5.3 层间浇筑间歇期的控制
• 5.5.4 重视混凝土的养护和养护方法的选用
• 5.5.5 重视施工前期准备工作
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A
• 一、攻读学位期间发表的论文
• 二、攻读学位期间参加的科研工作