斜拉桥承台混凝土温控研究

(1,3.湖北省路桥集团有限公司 湖北 武汉 430056；2.武汉锦润佳源环境工程有限公司 湖北 武汉 430040)

一、工程概况

(一)结构简介。某斜拉桥主桥采用主跨260m双塔P.C.梁斜拉桥方案，跨度组合为(145+260+85)m，长490m。主塔基础平面为两个独立的圆端形承台，承台顶高程83.5m，厚度为5.0m；承台平面尺寸布置为23.25m(顺桥向)×17m(横桥向)，圆端半径为8.5m；每个承台对应10根φ2.5m大直径钻孔灌注桩，桩长45m，按摩擦桩进行设计，桩尖嵌入中风化泥质粉砂岩(层号③)内。塔座均为棱型台，厚度为2.0m；塔座底面尺寸为13.0m(横桥向)×19.25m(顺桥向)，顶面尺寸为9.0m(横桥向)×15.25m(顺桥向)。

(二)施工方案简介。主塔承台采用C35强度等级混凝土，5m高。施工时承台混凝土分两次浇筑，每次浇筑高度2.5m；通过优化混凝土配合比设计，使用粉煤灰作为外掺料，降低水泥用量，减少水化热量的产生；在混凝土内部设置冷却水管，利用循环水控制内外温差。施工过程中将使用电子测温元件及时跟踪内部、外表面温度变化情况，并根据内、外测温的数据记录，分析判断内外温差的变化趋势，及时调整循环水流量或对混凝土外表面采取覆盖措施。

二、温度控制方案

(一)基本计算资料

1.温度参数[1]。根据主塔承台施工进度计划，上游侧混凝土的浇筑时间在2014年12月～2015年1月，下游侧混凝土的浇筑时间在2015年1月～2月。由相应月份的历史气温资料，取环境温度及入模温度。

2.冷却水管布置。冷却管采用Φ40钢管，架立骨架利用架立钢筋。冷却管安装时注意管道畅通、接头可靠，并进行通水检验；冷却管进出水口位置可根据施工布置作适当调整，冷却管与结构钢筋相碰时，冷却管位置可适当调整。

3.混凝土热力学参数[2]

1)混凝土配合比。计算时，弹性模量、强度、绝热温升以及混凝土配合比等参数都应该由施工单位通过严格的试验确定。当无试验资料时则根据规范及经验取值。

2)水泥水化放热模拟[3]。热源函数按如下公式计算：F(t)=Qt*(1-e^(-mt))

式中：Qt—水泥水化热绝热温升，m—导温系数；

以上参数按midas程序根据入模温度而提供的经验参数取值：

(1)承台，单位水泥用量357kg/m3，在浇筑温度15℃时，Qt为53.84℃，m为0.6705；

(2)塔座，单位水泥用量400kg/m3，在浇筑温度15℃时，Qt为59℃，m为0.735。

3)混凝土物理、热学性能参数[4]

混凝土物理、热学性能参数选取见表1。

表1 混凝土物理、热学性能参数

(二)温度控制计算结果[5]。采用大型通用计算软件MIDAS CIVIL建立实体模型进行温控分析。利用主塔承台及塔座的对称性，取结构的1/4建立有限元模型。

1.计算结果。取通冷却水情况下各层特征点——拉应力最大点，绘制应力和容许抗拉强度时程曲线。

(三)温控措施

1.严格控制入模温度[6]。主塔承台及塔座施工计划冬季进行，此时天气变化剧烈，混凝土浇筑应避开寒潮期，保证入模温度大于5℃。同时，环境温度较低，为尽量减小大体积混凝土内外温差，降低混凝土保温养护难度，应尽量降低入模温度。保证入模温度可采取以下措施：

1)对砂、石等原材料采取防晒储存措施，砂、石料存储仓实行顶盖+侧面遮挡防晒措施；

2)拌和用水一般可采用低温水，如浇筑时环境温度过低，可采取温水[7]；

2.采用管冷降温措施。“内降外保”是大体积混凝土实施温度控制的基本原则，其目的是降低混凝土内部最高温度，减小基础温差和内外温差，同时也可根据施工需要灵活的将混凝土温度降低至指定的温度[8]。

1)水泵流量大小的调节。拟采用在进水口设置分水阀的方式控制水泵流量大小。

2)冷却水循环系统的布置。根据现场条件的情况，循环水箱布置在适宜的位置，在选择水泵和水管时应满足供水和承压要求[9]。

三、温度测点布置及监测

(一)温控测点布置。本工程测点布置原则[10]：

1)根据结构对称性的特点，选取1/4结构作为主要测试区域；

2)根据温度场的分布规律，对分层高度方向的温度测点间距作了适当调整；

3)充分考虑温控指标的测评。

最终测点布置将根据施工方案结合计算结果作适当调整，另布置进出水口温度测点、环境温度测点等。

四、结论

(1)对于大体积混凝土浇筑，不但可以分层，在必要的情况下也可以分块浇筑。

(2)对于大体积混凝土温控， 混凝土的配合比及其材料性质对于温控具有决定性意义；同时随着外加剂的不断发展，规范中对于混凝土中粉煤灰掺量的规定比例已经不能满足施工要求，在实际施工中为了有效降低水泥水化热的影响，在保证混凝土各项性能指标的前提下，粉煤灰掺量可适当超出规范要求。

(3)混凝土浇筑完成后的保温是保证混凝土不开裂的关键因素，在施工中应放在重中之重；尤其是在混凝土浇筑完成后的 2～3d，此时混凝土内部温度达到最大值。