跨江大橋承臺(tái)大體積混凝土溫度控制

韓洋洋 陳 政

安徽省交通控股集團(tuán)有限公司

正文：

1、工程概況

本文主要以望東跨長(zhǎng)江大橋施工（以下簡(jiǎn)稱“大橋”）為案例，闡述承臺(tái)大體積混凝土溫度控制方法。大橋的主體結(jié)構(gòu)為組合梁--斜拉橋，跨徑為1.25公里。承臺(tái)主要采用C35標(biāo)號(hào)混凝土，封底采用C25標(biāo)號(hào)混凝土，總的澆筑方量分別為8914m3與2190m3。承臺(tái)的主要支撐包含32跟直徑3m的鉆孔灌注樁。主要結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 主塔基礎(chǔ)一般構(gòu)造圖

2、溫度應(yīng)力仿真計(jì)算

2.1 設(shè)計(jì)資料

主塔承臺(tái)和下塔柱混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)分別為C35和C50，其中下塔柱為空心段。C35混凝土配合比設(shè)計(jì)見表1所示。

表1 C35承臺(tái)混凝土配合比（kg/m3）

具體計(jì)算時(shí)需要考慮收縮徐變對(duì)混凝土溫度應(yīng)力造成的影響，混凝土的徐變參數(shù)取值按照下式所示的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值模型：

式中：C1＝0.23/E2，C2＝0.52/E2，E2為最終彈模。

2.2 仿真計(jì)算結(jié)果

考慮到施工時(shí)間在夏季的炎熱氣候6到8月份，設(shè)計(jì)要求的混凝土澆筑溫度小于28℃。結(jié)合當(dāng)前一天溫度變化及大氣因素，計(jì)算模型中主塔承臺(tái)第一、二、三層內(nèi)部最高溫度計(jì)算值分別為60.2℃、62.2℃與65.4℃，其中第三層包含塔柱底部，最高溫度的出現(xiàn)時(shí)間一般為水化熱的第2到3天，詳情如圖2所示。

圖2 主塔承臺(tái)最高溫度包絡(luò)圖（單位℃）

圖3 主塔承臺(tái)（含下塔柱）應(yīng)力場(chǎng)分布圖（單位：0.01MPa）

表2 主塔承臺(tái)（含下塔柱底部）溫度應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果

從上表2我們可以看出混凝土內(nèi)部溫度高、散熱慢，必須采取優(yōu)化承臺(tái)中間內(nèi)部位水管布置及方法，以控制其內(nèi)部溫升。

由圖2和表2可以看出，承臺(tái)第一層混凝土因?qū)雍褫^小，早期(3d)應(yīng)力較小，后期約束條件增加，應(yīng)力水平也隨之提高。因承臺(tái)表現(xiàn)出來的混凝土體積大，分層也呈現(xiàn)出大且厚的形式，特別是第二層和第三層的混凝土早期應(yīng)力蔓延快，且集中于結(jié)構(gòu)件的表面；7天后，部分應(yīng)力轉(zhuǎn)向承臺(tái)內(nèi)部，整體逐漸呈現(xiàn)出穩(wěn)定水平。本文主要采用強(qiáng)約束區(qū)分層澆筑的方式，承臺(tái)各澆筑層和齡期的抗裂安全系數(shù)降低至1.42，安全系統(tǒng)高于1.4，具備強(qiáng)大的抗裂性能。

由圖3和表2可以看出，主塔下塔柱空心段受混凝土內(nèi)部溫升和散熱面積大等因素影響，早期內(nèi)表溫差偏大，下塔柱和承臺(tái)連接處出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。同時(shí)，后期若不考慮上不構(gòu)建澆筑的影響，會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力消散快的情況。下塔柱三天最小抗裂安全系數(shù)僅為1.21，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)的1.4，抗開裂能力越嚴(yán)重不足，早齡期需加強(qiáng)其上表面及側(cè)面的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)帶模養(yǎng)護(hù)時(shí)間。因此我們需要及時(shí)采取一定的防裂附加措施，如采用水化熱減低劑混凝土、透水模板布、防裂鋼筋網(wǎng)等，避免主塔混凝土出現(xiàn)有害溫度裂縫。

3、現(xiàn)場(chǎng)溫度控制措施

承臺(tái)混凝土養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)是混凝土的溫度和濕度控制，表層結(jié)構(gòu)的抗裂、穩(wěn)定和耐久性均不同層次的會(huì)收到溫度和濕度養(yǎng)護(hù)手段的影響，關(guān)鍵取決于水泥的水化程度，在施工工程中需要嚴(yán)格把握好尺度。

本文的提到的跨江大橋案例，有著良好的施工條件，如氣溫較高、日照充足等。為了防止在混凝土施工過程中，因各種原因?qū)е碌母煽s裂縫，采用模板側(cè)壁包裹施工土布的方式進(jìn)行保溫和保濕。待混凝土初凝后采用噴淋灑水或用砂漿筑堰蓄水方式（蓄水深度宜大于30cm）并覆蓋保水養(yǎng)護(hù)布進(jìn)行保溫保濕，施工縫因豎向鋼筋密集，待混凝土初凝后可采取圍裹或鋪設(shè)濕麻袋保濕。

實(shí)際需要的養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，重點(diǎn)是盡量延長(zhǎng)帶模養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，直至內(nèi)表溫差不大于10℃的時(shí)候可進(jìn)行拆模處理。

4、現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控

有效的現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控是保證施工質(zhì)量和溫控效果的必要條件。在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，要實(shí)時(shí)掌握好溫控信息，及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各種不利情況調(diào)整改進(jìn)溫控措施。為了減少人工監(jiān)控出現(xiàn)的失誤，可通過預(yù)埋監(jiān)測(cè)器實(shí)現(xiàn)無間斷信息化監(jiān)工。利用長(zhǎng)時(shí)間積累的數(shù)據(jù)，掌握不同時(shí)期的溫度變化趨勢(shì)，建立溫控標(biāo)準(zhǔn)，確保能夠有效進(jìn)行溫控措施調(diào)整，確保實(shí)施工作的實(shí)時(shí)性和有效性。

5、結(jié)束語(yǔ)

通過本文提出的方法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行有效監(jiān)控，在望東大橋44#，45#主墩大體積混凝土承臺(tái)施工過程中，由于計(jì)算準(zhǔn)確、措施得當(dāng)，利用數(shù)值仿真分析與實(shí)測(cè)進(jìn)行不斷修正，拆模后混凝土表面未出現(xiàn)干縮裂縫，取得了良好的使用效果?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)高溫天氣下原材降溫、冷水管的循環(huán)冷卻、減少表面與內(nèi)部溫差過大的措施都對(duì)大體積混凝土的溫度裂縫控制起到了關(guān)鍵作用。