[发明专利]一种曲线超高型桥墩墩身温度应力裂缝的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁建筑物温度应力裂缝的控制方法，尤其涉及一种曲线超高型（例如高度大于100米）桥墩墩身温度应力裂缝的控制方法。

背景技术

桥墩曲线墩身侧面在受到太阳暴晒后，温度会明显高于其他部位，温度梯度呈非线性分布；而遭遇突降暴雨、冷空气侵袭、日落等自然现象则可导致桥墩墩身混凝土结构外表面温度突然下降，但因混凝土内部温度变化较慢，也会进一步导致温度梯度的发生。此外，在浇筑墩身混凝土过程中，水泥在水化过程中会放出大量热量，导致墩身混凝土内部温度显著升高，由于混凝土导热性能较差，墩身外部温度却没有显著升高，进而也会产生温度梯度。温度梯度使得墩身混凝土结构高温侧材料受到低温侧材料的约束，从而发生弯曲变形引起表面裂缝。

对于高度大多在50m以下的桥梁，桥墩线形多为直线线形，且墩身段浇筑混凝土的体积较小，因日照等自然条件和混凝土水化热引起的混凝土内外的温差也相对较小，该类桥墩即使存在因非线性温差带来的温度应力，但由于桥墩墩身较矮使得转动刚度较大，从而产生弯曲变形的程度也较小，因此一般不会产生明显的温度应力裂缝，或者温度应力裂缝能控制在正常使用的安全范围之内。在该类桥墩施工过程中，在墩身段无需采取控制温度应力的措施或者只需采取一些简易的措施即可。

然而，在跨越大深谷的桥梁建设中，有时需要修建100米以上的曲线高桥墩，该类桥墩由于墩身较长，且为曲线，其转动刚度较小，此外，该类桥墩浇筑的混凝土体积较大，水泥水化时会放出大量的热量，因此不能忽略因自然原因、水泥水化等因素引起的温度变化所带来的裂缝，尤其是对于曲线型桥墩，裂缝可能会使得桥墩的设计线形发生变化从而影响整个桥梁的强度与稳定性。为此，我们需要对该类桥墩研发一种经济、实用、安全的温度应力裂缝控制技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种控制措施简单、操作方便、能有效减少混凝土浇筑体积、减小施工量和施工成本、防止温度应力裂缝发生、延长曲线超高型桥墩使用寿命的温度应力裂缝的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种曲线超高型桥墩（特别适用于1.6次抛物线型桥墩）墩身温度应力裂缝的控制方法，包括以下操作：

（1）墩身结构设置：将拟建造的超高型桥墩墩身设置成柱板式空心结构；

（2）墩身浇筑材料选用：浇筑墩身的混凝土材料选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥（例如PC42.5水泥）作为主要成分，以减小水泥水化过程中释放的热量；

（3）墩身施工工艺控制：以步骤（1）中设置的墩身结构为基础，并选用步骤（2）中的墩身浇筑材料，然后按以下方式进行施工操作：首先，对墩身混凝土浇筑采用分层浇筑方式（每层厚度优选小于30cm），墩身混凝土分层浇筑可以有效减小水化热的释放从而控制水化热带来的温度应力裂缝；搭建墩身混凝土浇筑模板，同时控制分层浇筑混凝土的入模温度（优选控制不超过28℃），在墩身混凝土的浇筑过程中埋设测温元件和散热管，在墩身混凝土的分层浇筑过程中，通过测温元件采集桥墩墩身混凝土的表面温度信息和中心温度信息，当墩身混凝土的表面温度和内部中心温度差值达到设定值（设定参考值优选25℃）时，采取加强养护和/或利用散热管散热的降温处理方式控制所述表面温度和内部中心温度差值在理想范围内。

上述本发明的技术方案主要是从曲线墩身结构、曲线墩身浇筑混凝土材料、曲线墩身施工工艺三个方面进行温控处理，从而控制该类曲线墩身因温度变化所引起的温度裂缝在桥墩正常使用的安全范围之内。在曲线墩身结构方面，采用空心式结构，同时在墩身横桥向侧与纵桥向侧均对称设置通风孔，保持良好通风效果。在混凝土浇筑方面，选用水化热较低的水泥，并可优选添加粉煤灰、高效减水剂、聚丙烯纤维来控制浇筑混凝土的升温从而达到减小温度应力裂缝的目的。在施工工艺方面，通过控制混凝土入模温度、埋设散热管、设置测温元件监测温度等多种措施。上述的处理措施能有效地控制该类桥墩因温度变化所引起温度裂缝的出现和开展，减小因温度裂缝给墩身线形带来的影响，从而达到保证桥墩和上部梁结构的稳定，可在同类曲线超高型桥墩墩身温度应力裂缝控制方面广泛应用。

上述的曲线超高型桥墩墩身温度应力裂缝的控制方法，优选的，所述墩身主要由四根变截面立柱组成，四根变截面立柱在矩形的四角排布，相邻两根变截面立柱通过钢筋混凝土板相互连接形成矩形薄壁结构。