人行天桥承台大体积混凝土施工技术

边洪彪，张永潭，马梦涛

（中建钢构有限公司，广东深圳518040）

1 工程概况

西青区津涞道王台-邓店人行过街天桥位于天津市西青区津涞公路与现状王台路交口以西公交站旁，天桥主体采用钢桁架形式，跨度66m。本工程主桥墩下为10根钻孔灌注桩+承台基础，承台设计尺寸为14.4m×5.4m×3.0m。面筋自重较大，钢筋形式的马凳承载力无法满足施工安全性要求。

2 支撑体系设计与计算

2.1 支撑体系设计

本工程型钢支撑架立柱采用10工字钢制作，按间距2 000mm×2 000mm设置；主受力横梁采用10号槽钢制作，设置位置分别对应于底板内的各层钢筋，设置方向垂直于各层钢筋的下部钢筋方向。次受力横梁及斜撑为钢筋的下部钢筋方向，次受力横梁及斜撑为5号角钢，斜撑水平方向按“隔二布一”的方式布置，严禁在上层钢筋网片上不均匀堆载钢筋及其他材料，对载重量不应超过150kg/m2。型钢支撑马凳布置如图1，2所示。

图1 型钢支撑马凳立面

2.2 支撑体系计算

参数取值如下：施工设备荷载标准值为1.400kN/m；施工人员荷载标准值为1.400kN/m。横梁采用10号槽钢，横梁截面抵抗矩W=39.7cm3；横梁钢材弹性模量E=2.05×105N/mm2；横梁截面惯性矩I=198.3cm4。立柱采用10号工字钢，立柱高度h=2.8m，立柱间距l=2m，钢材强度设计值f=205N/mm2，立柱截面抵抗矩W=49cm3。

1）支架横梁计算

均布荷载值计算跨中荷载简图及支座简图如图3，4所示。由此可得：静荷载计算值q1=0.840kN/m，活荷载计算值q2=3.920kN/m。

图2 型钢支撑马凳平面

图3 跨中简图

图4 支座简图

2）强度计算

跨中最大弯矩计算公式为：M1max=0.08q1l2+0.1q2l2，由此可得跨中最大弯矩M1max=1.837kN·m。支座最大弯矩计算公式为：M2max=-0.1q1l2-0.117q2l2，由此可得支座最大弯矩M2＝-2.171kN·m。强度σ＝54.674N/mm2。强度满足要求。

3）挠度计算

计算公式如下：Vmax=0.677q1l4/100EI+0.990q2l4/100EI，式中，静荷载标准值q1=2.100kN/m，活荷载标准值q2=1.400kN/m，三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度Vmax=1.105mm，满足要求。

4）支架立柱计算

经计算得到Nmax=11.26kN，σ=54.273N/mm2；立杆的稳定性验算σ<［f］，钢筋支架计算满足要求。

3 大体积混凝土热工计算

3.1 配合比

本工程基础底板采用混凝土60d强度作为混凝土配合比设计、混凝土强度评定及工程验收依据。混凝土配合比及有关数据如表1所示。

表1 混凝土配合比及有关数据

3.2 分析计算

根据GB 50496—2018《大体积混凝土施工标准》，通过温度控制，确保浇筑后的混凝土温差（中心温度和表面温度）不超过25℃，根据经验，在养护阶段一般3d内部温度最高。

3.2.1 计算绝热温升

式中，T(t)为龄期为t时，混凝土的绝热温升（℃）；mc为每立方米混凝土的胶凝材料用量（kg/m3），取224kg/m3；Q为胶凝材料水化热总量，取315kJ/kg；C为混凝土的比热容，可取0.92～1.00kJ/（kg·℃），此处取0.96kJ/（kg·℃）；ρ为混凝土质量密度，取2 400kg/m3；m为查表取0.340；t为龄期（d）；基本上等于1。

通过以上数据可得，混凝土最终绝热升温T(t)=57.7℃。

3.2.2 混凝土中心最高温度

根据施工安排，混凝土施工时间处于5月中旬。根据历年温度测量数据显示，混凝土浇筑当月平均气温为18℃，则混凝土入模温度按最不利取18℃。

根据大体积混凝土施工经验，不同龄期混凝土的中心温度，3d混凝土中心温度最高，故用3d温度进行计算。混凝土中心最高温度计算：

Tmax=To+T(t)·ξ

式中，Tmax为混凝土中心最高温度；To为混凝土入模温度，取18℃；T(t)为在t龄期时混凝土最大的最大绝热升温，取57.7℃；ξ为取1.0；则Tmax为75.7℃。

混凝土表面温度指混凝土表面下50mm处的混凝土温度。混凝土表面温度计算：

Tb(t)=Ta+4h’（H-h’）（Tmax-Ta）/H2

式中，Ta为大气的平均温度；H为混凝土的计算厚度（m），H=h+2h’，h’为混凝土的虚拟厚度（m），h’=Kλ/β，取11.15，λ为混凝土导热系数，取2.33，β为保温材料的导热系数取0.14W/（m·K）；K为计算折减系数，取0.67；βq为空气层传热系数，取23W/（m·K）；Tmax为混凝土中心最高温度。由此可得：Tb(t)=56.9℃。

混凝土中心温度与表面温度温差计算：ΔT＝Tmax－Tb(t)＝75.7-56.9=18.8℃，Tb(t)-Ta=56.9-18=38.9℃≥20.0℃，所以混凝土表面需进行保温覆盖。

故依据GB 50164—2011《混凝土质量控制标准》，本工程大体积混凝土养护采用塑料薄膜加2层阻燃草帘被进行养护，可满足规范要求，现场根据需要配备充足的保温覆盖材料，当混凝土表面温度与大气温度差小于20℃时方可撤除草帘。

3.2.3 混凝土测温

1）混凝土体里表温差、降温速率及环境温度的监测，在混凝土浇筑后，不应少于4次/d；入模温度测量，每台班不应少于2次/d。

2）沿混凝土厚度方向，布置表层、底层和中心温度测点，本工程布置18个测点，如图5所示。

图5 承台测温点平面布置

3）混凝土采用电子测温仪测温。

4）当混凝土内外温差大于25℃、降温速率大于2.0℃/d、浇筑体表面与大气温差大于20℃时应对混凝土加强保温措施，增加阻燃草帘的覆盖层数。

4 结语

大体积混凝土施工应注意马凳选型和混凝土水化热控制。经过比选，基础高度超过2m宜选用型钢马凳，水化热控制首先要进行准确的水化热计算，同时实时监测混凝土浇筑过程中及浇筑后的温度变化。