[发明专利]大跨度连续刚构桥墩顶现浇段施工水化热控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁施工温度控制技术，特别是一种大跨度混凝土连续刚构桥墩顶现浇段(以下简称0#块)施工中的水化热控制方法。

背景技术

目前，以普通混凝土作为基本建筑材料的桥梁，以其超高的性价比，在桥梁建设领域占有举足轻重的地位。普通凝凝土主要由胶结质(一般为普通硅酸盐水泥)、骨料和一定比例的水配置而成。另外可根据混凝土的工作环境，添加适量外加剂以改善凝凝土的质量及其耐腐蚀等性能。普通混凝土材料在力学性质方面具有抗压强度高、抗拉强度相对较低(一般约为其抗压强度的1/10)的特点。混凝土生产需经过“拌制、入模、养护、成型”的过程，其形态也将经历“液态(浆体)、半塑态、固态(成型)”的硬化过程。普通混凝土的硬化过程实际是由于混凝土胶结质与水发生化学反应生成具有较高强度的固态结晶，固态结晶与骨料胶结形成凝结体。桥梁建筑施工中的混凝土构件是根据建筑构件的不同尺寸，将拌制完成的混凝土浆体倾倒入预先设置好的普通混凝土模板中，待其硬化后，成为混凝土构件。但是胶结质(一般为普通硅酸盐水泥)会由于与水发生的化学反应产生大量的热量，一般称为“水化热”。水化热的产生对混凝土质量影响巨大，特别是在混凝土构件体积较大时，由于混凝土中心与外表面散热存在差异，从而产生温度次应力，当混凝土内、外温差特别大时，较大的温度次拉应力(混凝土抗拉强度一般仅为抗压强度的1/10，而硬化过程中混凝土的抗拉强度也大大低于混凝土的设计强度)可引起混凝土开裂，严重影响混凝土结构物的安全。大跨度混凝土连续刚构桥的0#块一般为箱形构造，受力最大且复杂，其腹板、底板和隔墙等构件厚度均较大，构件质量受混凝土水化热影响非常大。

发明内容

本发明的目的是在某大跨度混凝土连续刚构桥0#块混凝土施工过程进行水化热及荷载影响仿真分析的基础上，根据仿真分析结果反映的构件温度及应力的状态，有针对性地对混凝土采取合理的养护及防护措施，使混凝土生产过程中的内、外温差及由此产生温度次应力有效降低，同时控制施工临时荷载对混凝土温度次应力较大部位的应力作用，从而达到减少水化热影响，提高混凝土质量和使用寿命的目的。

本发明的目的是这样实现的：

对大跨度混凝土连续刚构桥0#块混凝土施工过程进行水化热及荷载影响仿真分析，可得出0#块混凝土施工过程中各个时刻的混凝土温度分布状态。再将0#块施工过程中各部位在各个时刻的温度分布状态以温度荷载的形式加载到结构仿真模型，与混凝土实际承受的其他荷载作用进行耦合后，即可得出0#块混凝土施工过程中各部分在各个时刻的耦合拉应力量值(温度次应力+混凝土自身荷载的产生应力+施工临时荷载产生的应力)及其分布状态，从而预知0#块混凝土施工过程中混凝土受水化热影响产生的较大拉应力的部位及其作用时刻和持续时间。根据仿真分析结果反映的构件温度及拉应力状态，有针对性地对混凝土采取合理的养护措施(包括采用高效覆盖层减少混凝土表面水分和热量的散发，和/或在混凝土内部布设循环冷却水管，通过冷却水在混凝土内部的循环降低混凝土内部的温度)，使混凝土生产过程中的内、外温差及由此产生温度次应力有效降低；严格限制能使混凝土温度次拉应力较大部位产生拉应力的施工临时荷载，必要时可根据需要采取适当能使混凝土温度次拉应力较大部位产生压应力的临时防护措施，以使耦合后的混凝土拉应力降低到较低的水平，从而使混凝土不会发生开裂的现象。以理论的精确计算为依据，有针对性地采取必要的养护和防护措施，从而达到减少水化热影响、提高混凝土质量和使用寿命的目的。

上述依据仿真分析结果对混凝土施工采取的养护和防护措施中的拆模时机温度是混凝土内外温差小于五度。

上述依据仿真分析结果对混凝土施工采取的养护和防护措施中的拆模时间是腹板不早于七天，底板不早于十五天。

本发明的优点：

1.本发明以精确的理论分析为依据，有针对性地采取措施，有效避免了混凝土病害的发生，提高了混凝土质量和使用寿命；

2.针对性强，经济合理，便于施工，能提高建桥质量。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的1/4仿真模型图。

图2是图1的下半部分。

图3是下半部分浇筑完成3.5d后的温度场云图。

图4是下半部分浇筑完成10d后的温度场云图。

图5是腹板中心与内、外表面的温差时程曲线图。

图6是底板中心与内、外表面的温差时程曲线图。

图7是下半部分浇筑完成5d最大应力分布图(左边图显示正面，右边图显示背面)。