承台大体积砼水化热分析计算书9.docVIP

目 录 1 计算依据 1 2 工程概况 1 3 1 4 承台温控 1 4.1 冷却水管设计 2 监测 3 4.3 仿真分析 5 4.3.1 仿真建模与分析过程 6 4.3.2 模型基本数据 6 4.4 仿真分析结果 8 4.4.1 冷却管水温情况 8 4.4.2 承台温度情况 11 4.4.3 承台应力情况 12 4.4.4 监控点时程图 17 济南黄河公铁两用桥 承台大体积砼水化热分析计算书 1 计算依据 1.1 《设计图》； 1.2 《建筑施工计算手册》； 1.3 《》（）； 1.4 1.5 MIDAS软件2012版。 2 工程概况 承台为（纵桥向）×m（厚）的整体式钢筋混凝土结构， C40混凝土m3。 3 承台混凝土施工 在南大堤南侧设2台HZS180型混凝土拌和站，盘容量3 .0m3，每盘料的搅拌时间是120s，一个站正常情况下生产20 盘（共60 m3）混凝土，每个拌合站混凝土的每小时的生产量可达60 m3。 根据大体积温控设计、承台混凝土方量以及粗细集料的储存能力，将承台分2层进行浇筑：第1次浇筑高度3m，混凝土方量3662.67m3，浇注速度为120m3/h左右，浇注时间约31h；第2次浇筑高度3m，混凝土方量3662.67m3，浇注速度为120m3/h左右，浇注时间约31h。 4 承台温控 冷却水管设计 图4.1.1 承台第1/3层冷却水管平面布置示意图 图4.1.2 承台第2/4层冷却水管平面布置示意图 图4.1.3 承台横桥向冷却水管立面布置示意图 图4.1.4 承台纵桥向冷却水管立面布置示意图 4.2监测 图4.2.1 承台测温点平面布置示意图 图4.2.2 承台测温点立面布置示意图 4.3 仿真分析 对于桥梁承台大体积混凝土需要考虑水化热引起的温度应力，温度应力引起的裂缝具有裂缝宽、上下贯通等特点，因此对结构的承载力、防水性能、耐久性等都会产生很大影响。 大体积混凝土的温度应力是由于浇注混凝土后，水泥的水化反应（放热反应）导致的混凝土体积的膨胀或收缩，在受到内部或外部的约束时而产生的。 混凝土水化热引起的应力可以分为内部约束应力和外部约束应力两大类。 内部约束应力是指由于混凝土内部不同的温度分布引起的不同的体积变化而导致的应力。即，水化反应初期由于中心部分温度比表面温度高，会导致表面产生拉应力；而温度开始下降时中心部分的收缩会比表面部多，此时中心部会产生拉应力。内部约束应力的大小与内外温差成比例。 外部约束应力是指新浇筑的混凝土，由于水化热而发生的体积变化，受到与其接触的已浇筑混凝土或者地基等的约束而产生的应力。外部约束的作用与接触面积的大小和外部约束的刚度等因素相关。 水化热分析包括热传导分析(Heat Transfer Analysis)和热应力分析(Thermal Stress Analysis)两个过程。 热传导分析是通过考虑水泥水化反应时产生的热量、对流、传导等因素计算随时间变化的各节点的温度的过程。 热应力分析是利用计算得到的各节点的不同时间的温度，考虑随时间和温度变化的材料特性、干缩、随时间和应力变化的徐变等，来计算大体积混凝土各施工阶段的应力的过程。 4.3.1 仿真建模与分析过程 4.3.2 模型基本数据 4.3.2.1 模型建立 MIDAS模型中分别将承台混凝土和地基模拟成具有一定比热和热传导率的结构。对于浇筑混凝土后的336个小时进行了水化热分析，其中管冷作用于336个小时，承台及地基整体模型如下： 图 承台及地基整体模型 由于模型具有对称性，所以这里只取1/4模型进行建模和分析。这样不仅可以提高建模速度、缩短分析时间，而且也便于查看内部温度分布以及应力发生状况，1/4承台及地基整体模型如下： 图 1/4承台及地基整体模型 4.3.2.3 施工阶段及步骤 下层承台施工为第一阶段，上层承台施工为第二阶段。 第一阶段分为15个步骤，第一个步骤0~10小时，第二个步骤10~24小时，第三个步骤24~48小时，以24小时为一步骤，直至第十五个步骤312~336小时。 第二阶段同样分为15个步骤，第一个步骤336~346小时，第二个步骤346~370小时，同样以24小时为一步骤，直至第十五个步骤648~672 小时。 4.3.2.3 材料和热特性数据 特性 基础 地基 比热（kcal/kg ℃） 0.25 0.2 容重（KN/m3) 25 18 热传导率（kcal/m hr ℃） 2.3 1.7 对流系数（kcal/m2 hr ℃） 外表面 12 12 钢模板 15 - 外界温度（℃） 15 - 浇筑温度（℃） 15 - 28天抗压强度（Mpa) 40.0 - 强度发展系数（ACI） a=4.5 b=0.95 - 28天