浅谈医院回旋加速器大体积混凝土温度应力计算

王春志

（广东华方工程设计有限公司　510220）

1　工程概况

拟建回旋加速器位于广州某肿瘤医院地下二层地下室，回旋加速器基础形式采用灌注桩基础形式，底板厚1.5m，顶板厚2.2m，侧墙最大厚2.2m，结构混凝土抗渗等级为P8，混凝土强度等级为C35，其配合比（水泥：砂：石：水：外加剂：混合材）为 1：2.96：4.25：0.68：0.03：0.67。本工程以2.2m厚墙体混凝土作为代表计算温度应力。

2　混凝土温度应力计算

2.1　水泥水化热计算

公式：Q=KQ0（式中：Q-胶凝材料水化热总量（KJ/kg）；K-水化热调整系数，K=K1+K2-1；Q0-水泥水化热总量）根据公式K=0.946+0.948-1=0.894本工程用水泥：硅酸盐水泥42.5R，用量246kg，胶凝材料总计410kg。则28d胶凝材料水化热总Q=375X0.894=335.25kJ/kg

2.2　混凝土的绝热温升

T=W×Q×（1－e-mt）/（C×ρ）式中：T（t）-龄期为t时的绝热温升（℃）；W-胶凝材料用量（kg/m3）；C-混凝土的比热，取 0.96（KJ/kg·℃）；ρ-混凝土重力密度，取 2400（kg/m3）；m-取 0.4（d-1）；t-混凝土龄期（d）；当取值 t=0时，则Tmax=59.66℃。

2.3　混凝土各龄期温度计算

T1（t）=Tj+Tmax×ζ（t）式中：T1（t）-中心计算温度（℃）；Tj-混凝土浇筑温度（℃），取 25℃；ζ（t）-t龄期降温系数，混凝土中心温度计算结果：T1（3）=60.56；T1（6）=59.96；T1（9）=56.30；T1（21）=36.69。

T2（t）=Tc+4h′（H-h′）[T1（t）-Tc]/H2式中：T2（t）-表面温度（℃），Tc-施工期平均温度（℃），h′-取 0.328m，H-计算厚度（H=h+2h′=2.86m），T1（t）-中心温度（℃），表面温度计算结果：T2（3）=36.50；T2（6）=36.26；T2（9）=34.77；T2=（21）26.79。

△T（t）=T1（t）-T2（t），则混凝土里表温差计算结果：△T（3）=24.06；△T（6）=23.70；△T（9）=21.53；△T（21）=9.90。根据规范要求混凝土浇筑体的里表温差不宜大于25℃，因此满足规范相关要求。

2.4　混凝土各龄期的弹性模量

E（t）=βEo（1-e-φt）式中：E0-混凝土的弹性模量，取 31500，φ-系数，取 0.09，β-修正系数，则混凝土各龄期的弹性模量为：E（3）=7378；E（6）=13010；E（9）=17310；E（21）=26472。

2.5　混凝土各龄期的收缩变形、收缩当量温差

εy（t）=εo（t）（1－e-mt）M1.M2…M11式中：M-混收缩变形修正系数。则εy（3）=0.0000205；εy（6）=0.0000405；εy（9）=0.0000598；εy（21）=0.0001316。Ty（t）=εy（t）/α，α-线膨胀系数。Ty（3）=2.053；Ty（6）=4.046；Ty（9）=5.980；Ty（21）=13.160。

2.6　混凝土最大综合温差绝对值

△T（t）=T0+T（t）×0.666+Ty（t）-Tq，△t-最大综合温差绝对值；T-入模温度，取 25℃；Tq-外部环境温度。则△T（3）=52.384；△T（6）=53.979；△T（9）=53.476；△T（21）=47.598。

2.7　混凝土各龄期的收缩应力、抗裂计算

σ（t）=E（t）α△T（t）.r.s/（1-V），ν-混凝土的泊松比，取0.15；r-混凝土的松弛系数；取 0.4；s-混凝土外约束系数，取 0.32。则 σ（3）=0.546；σ（6）=0.992；

σ（9）=1.307；σ（21）=1.779。ftk（t）=ftk（1-e-rt），式中：ftk-抗拉强度标准值，取 2.2；γ-系数，取 0.3；则 ftk（3）=1.305；ftk（6）=1.836；ftk（9）=2.052；ftk（21）=2.196。μ（t）=ηftk（t）/σ（t），式中：η-掺合料影响系数，取1.15.则：μ（3）=2.761；μ（6）=2.761；μ（9）=1.812；μ（21）=1.425，比值均大于1，因此满足抗裂条件。

3　结语

此工程的温度应力分析方法适用于一般类似大体积混凝土浇筑，计算方法相对简单。通过设计结合有效的施工工艺，控制其温度应力不超过混凝土抗拉强度，从而达到裂缝控制目的。

[1]《混凝土结构设计规范》（GB50010-210）.中国建筑工业出版社.

[2]《大体积混凝土温度测控技术规范》（GB/T51028-2015）.中国建筑工业出版社.

[3]《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）.中国计划出版社.