布置冷却水管的桥梁承台大体积混凝土降温效果研究
大体积混凝土冷却水管降温效果研究

大体积混凝土冷却水管降温效果研究摘要:水化热温度是影响大体积混凝土质量的主要因素,施工过程中有效的降低大体积混凝土内部水化热温度,减少内外温差是控制的重点。
采用冷却水管降温是施工中常用的方法,本文对冷却水管不同的布置形式,不同的间距,不同的水管管径进行了对比分析研究,得到了既能满足工程需要又节约工程成本的冷却水管合理形式,供类似工程参考。
关键词:大体积混凝土;冷却水管;混凝土施工1、概述混凝土硬化初期,水泥与水发生化学反应,放出较多的热量,混凝土的温度逐步升高。
普通尺寸混凝土构件散热条件好,混凝土内外温差较小,整个构件变形基本一致,不致产生严重的水化热裂缝。
而大体积混凝土由于尺寸较大,散热较慢,水化热使混凝土内部温度明显升高。
《大体积混凝土施工规范》(GB50496—2009)中指出,大体积混凝土是混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
2、不同冷却水管形式对比研究2.1 不同冷却水管布置方式的冷却效果对比冷却水管的布置形式包括立面布置和平面布置,其中立面布置分为矩形和梅花形,如图1所示。
按梅花形排列水管的冷却效果最好,但在实际工程施工过程中,为了安装方便,冷却水管大都采用矩形的排列方式。
a)矩形布置b)梅花形布置图1 冷却水管的立面布置形式冷却水管的平面布置形式分为环形和蛇形,其中蛇形布置又分为两种:一种是在混凝土体的一端进水一端出水如图2-b;另一种是在混凝土体的中部进水两端出水,如图2-c。
a)环形布置形式b)蛇形布置形式一c)蛇形布置形式二图2 冷却水管的平面布置形式为了研究以上三种平面布置形式对承台混凝土冷却效果的影响,分别建立有限元分析模型进行数值计算,其他计算参数不变,不同平面布置形式的冷却效果如图3所示。
图3 不同平面布置形式的冷却效果对比a)环形布置b)蛇形一布置c)蛇形二布置图4 不同平面布置形式的60h温度场分布图(单位:℃)由图3可以看出,三种布置平面布置形式下的降温幅度没有明显差别。
特大桥高塔承台大体积混凝土施工冷却管降温与应用

黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI2220年第6期(总第316期)No . 6,2220(Sum No . 3 16)特大桥高塔承台大体积 混凝土施工冷却管降温与应用魏炜(北京市公联公路联络线有限责任公司,北京9296摘要:以永定河特大桥高塔承台为工程背景,通过现场监测手段对大体积混凝土冷却管降温效果进行分析。
研究结果表明:埋设冷水管是降低大体积混凝土水化热的有效手段,降温效果明显,结构内外温差始终控制在预警值内;大体积混凝土结 构施工早期,水化热剧烈,结构升温迅速且呈指数形式增长,施工早期应加大冷水循环速度;分层施工过程中由于下层混凝土 散热条件变差及上层水化热影响形成层面之间的高温差,下层混凝土需及时进行冷水降温;冷水管路应分多个出、入水口布设,对不同位置的冷水管路进行冷水流速差异管理,提高位于结构中心内部冷水管的水循环速度。
本研究结果不仅证实了冷 却管的良好降温效果,同时为同类大体积混凝土施工项目温控方案及冷水管路布设和水流控制管理提供科学参考与指导。
关键词:特大桥承台;大体积混凝土;冷却管;温度监测;循环速度中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:908 - 3383(2222)26 - 2155 - 221工程概况永定河特大桥全桥长1 364 m,主桥为双塔斜拉钢 构组合体系桥,主桥长630 m,桥宽45 m 。
全桥共设两 座主塔,高塔62 m,低塔73 m,分列主河槽两岸。
其 中5#墩高鼾用塔梁墩固结形式,采用高强锚杆与承 压板结合的锚固方式,高塔南北两侧承台平面为带倒 角的矩形,尺寸为37 m X22.9 m,厚度6 m;8#墩高塔南 北两侧基座为三维不规则形状,东西最长37.02 m,南 北最宽22.66 m,最厚处16.55 m 。
2大体积混凝土温控措施大体积混凝土体量大湘对散热面积/J 、,浇筑初期 水化热导致结构内部温度呈指数形式升高,造成混凝 土里表形成高温差。
大体积混凝土降温水管的应用探讨

大体积混凝土降温水管的应用探讨梁彦峰(中铁九局集团有限公司成都分公司四川成都610031)摘要:大体积混凝土尺寸与结构面都很大,浇筑混凝土后,受水泥的水热化因素的影响,混凝土内部的温度上升的特别快,一开始,温度对其的压力相对较小,但长时间的冷却过程中,规模与徐变发生的巨大反差所产生的拉应力,对混凝土的材料造成极大的应力,还可能产生裂缝,而降温水管方法的应用可以有效的缓解这类问题,本文通过介绍和分析了降温水管的应用对大体积混凝土内部温度的有效控制,并结合其应用效果进行了探讨。
关键词:大体积混凝土;降温水管;应用;方法;效果中图分类号:TU755文献标识码:A文章编号:1673-0038(2015)35-0288-02大体积混凝土工程结构在很多桥梁基础工程中得到了广泛的应用,但混凝土裂缝和掉落的现象也经常发生,从而造成了巨大的经济损失和资源浪费,而在西北地区的一项桥梁工程建设中,施工受环境气候和交通条件的影响很大,并且混凝土的设计强度很大,施工要求很高,在大体积的混凝土施工过程中,降温水管的应用,有效的控制混凝土内部与外部的温度差异,从而减少了出现裂缝的相关问题,并且在施工的过程中取得了显著的效果。
1分析大体积混凝土的相关特点①大体积混凝土作为工程建筑中非常重要的成分,具有非常复杂的工程条件,同时大体积混凝土具有非常大的构件体积和结构物,同时较大的混凝土用量也使得工程的条件呈现复杂化和多样化的特征;②大体积混凝土的工程应用中非常注重由各种因素所引起的裂缝问题,同时,在桥梁基础建设的过程中大体积混凝土的应用比较多,要求相关构件满足相应的稳定性、刚度和强度等要求之外,必须注重其防水性能、整体性能和抗渗透性能等等,因此在控制大体积混凝土质量的同时,关键是控制相关大体积混凝土的裂开和缝隙;另外,尺寸厚、体积较大的大体积混凝土,水泥水化热的散发比较困难,同时促使温度随着混凝土的浇筑上升的非常快,更有可能达到80ħ以上,从而导致膨胀量的扩大,一段时间的减温之后,又会出现较大的温度收缩的现象,而在这一过程中,很容易使得大体积混凝土出现较严重的裂缝现象,从而使得混凝土抵抗渗透的性能和整体的性能严重的减弱,因而需要加强对混凝土温度裂缝的控制,改善和控制大体积混凝土的质量[1]。
浅谈大体积承台混凝土中水循环冷却管的应用

浅谈大体积承台混凝土中水循环冷却管的应用李海文中铁四局集团有限公司摘要:结合实体结构物,通过混凝土温度分析计算及分析水循环冷却管的降温原理,探讨水循环冷却管的布置与施工要点,提出水循环冷却管施工技术的要求。
实践证明,在大体积承台混凝土工程中应用水管冷却进行温控是行之有效的方法之一。
关键词:混凝土温度分析计算、水循环冷却管,承台,温控一、工程概况工程简介泓口大桥位于溧阳市开发区境内泓口村,为航道改线截断S241而增加的桥梁。
泓口大桥横跨拟建的芜申航道,保证原有城市主干道畅通,便于航道两岸居民在航道建成后的往来和生产生活。
虹口大桥共有承台12个,分为2500mm×540(110) mm×150 mm、540 mm×540 mm×200 mm、650 mm×250 mm×250 mm、3810 mm×1010(350) mm×320 mm四种承台类型,现以8#墩(3810 mm×1010(350) mm×320 mm)为代表讨论大体积承台混凝土中水循环冷却管的应用。
二、混凝土温度分析计算1、混凝土参数设置:C40混凝土采用P.042.5普通硅酸盐水泥,其配合比为:水:水泥:砂:石子:外加剂(单位kg)=178:447:665:1180:5.36(每立方米混凝土质量比),砂、石含水率分别为4%、1%,混凝土容重2450kg/m3。
夏季施工假设施工期间环境温度30℃,水18℃,砂、石32℃,水泥30℃。
2、混凝土拌合温度计算:℃28.3056.268.1164.139)4471180665(22.056.26328.113264.13925)4473011803266532(22.064.1398.1156.261788.11%1118056.26%46651784471180665℃25℃30℃32)(22.0)(22.00g 0=+++++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==--==⨯==⨯=========++++++++++=T m kg w kg w m m kg m kg m T T T T w w m m m m w T w T m T m T m T m T T w s w c g s w c g s gs w c g s gg s s w w c c g g s s ,,,,,,3、混凝土浇筑温度计算:℃22.30)03.0084.0096.0()28.3030(28.3003.010003.0084.0200042.0096.03032.0℃30))((321a 32100=++⨯-+==⨯==⨯==⨯==+⋯+++-+=p n a p T T T T T T θθθθθθθ4、混凝土的绝热温升计算:℃65.71245096.0377447)1()(=⨯⨯==-=-ρρC Q m T eC Q m T c mtc t5、混凝土内部实际最高温升值:ξ⋅+=)(0max t T T T6、混凝土表面温度:5.1623158.001.011130)'('4)(2)(=+=+==∆-+=∑aii a t a t b T T h H h HT T βλδβ℃1079.0)094.038.3(094.0388.34)'('4388.3094.022.3'2H 094.05.1633.2666.0'22=-⨯⨯=-=⨯+=+==⨯==h H h Hh h Kh βλ由上表可知:承台混凝土在浇筑后3到15天内承台混凝土内外温差都高于25度,为确保混凝土不因内外温差过大导致混凝土开裂,必须进行必要的温控措施。
大体积混凝土水化热效应及温控措施研究

大体积混凝土水化热效应及温控措施研究摘要:为研究大体积混凝土水化热效应的温度场分布与降温措施。
对成达万高铁资阳市沱江特大桥主墩采用MIDAS/Civil对承台浇筑过程的温度场进行模拟,与实测结果进行对比分析。
分析了冷却水管对混凝土水化热的影响。
研究结果表明:大体积承台在水化热过程中温度变化遵循先急剧上升后缓慢下降的规律,在浇筑后50-70h时间内达到温度峰值。
采用冷却水管可有效的降低混凝土水化热产生的温度。
关键词:大体积混凝土、水化热、温度、参数分析1引言大体积混凝土在浇筑过程中由于水泥的水化反应导致混凝土内外产生温度差,进而导致混凝土的应力超限,严重时使得混凝土出现温度裂缝[1-2]。
因此,有必须要在大体积混凝土的浇筑施工中采取一定的措施进行降温处理。
目前最为常用的方法是提前在混凝土内部提前埋入冷却水管,通过冷却水管达到降温目的。
该方法也被证实是最为有效的手段[3-5]。
2承台水化热现场实测2.1工程背景本文以资阳沱江特大桥为工程依托背景,该主桥桥梁长度为1606.054m。
其中7~12号墩为混凝土刚构矮塔混合梁斜拉桥,其跨径为42+109+320+109+42m。
9号与10号墩的承台为矩形截面,其平面尺寸为22.9×41.8m,承台厚度为5 m,该承台的混凝土用量达到4786 m3,属于典型的大体积混凝土结构,混凝土采用C40。
因此在现场承台浇筑过程中,对该承台进行温度监测。
2.2温度控制标准根据相关施工与设计规范[14-16],结合本桥梁的特点,本桥采用以下温控标准:1)混凝土的入模温度应不小于5℃,且不宜大于过30℃;2)降温速率不超过2℃/d;3)大体积混凝土浇筑体内部最高温度值不应大于65℃;4)当混凝土浇筑完毕拆除模板时,混凝土内部与表面、表面与环境之间的温差不得大于20℃。
2.3冷却水管与温度测点布置为有效降低承台混凝土内部温度,控制混凝土内外温度不超过限值。
本项目布置了5层冷却水管,交错布置。
冷却水管对箱梁承台大体积施工水化热影响的分析

冷却水管对箱梁承台大体积施工水化热影响的分析发布时间:2022-07-20T02:49:25.474Z 来源:《城镇建设》2022年第5卷3月5期作者:蔡丽琴牛锋[导读] 布设冷却水管是大体积混凝土施工内部降温的关键措施。
1蔡丽琴,2牛锋1、湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙 4102032、中机国际工程设计研究院有限责任公司湖南长沙 410007摘要:布设冷却水管是大体积混凝土施工内部降温的关键措施。
采用MIDAS/Civil建立了外砂河大桥主墩的承台有限元分析模型,设置5种分析工况,研究分析冷却水管及其层数对承台水化热降温的影响程度,并进行布设冷却水管下的承台降温效果现场分析。
分析结果表明:布设冷水管加快了混凝土内部温度降低的时间,显著降低了混凝土内部温度。
冷却层数越多,混凝土内部温度达到最大值的时间越短,混凝土内部的最高温度越低,内表最大温差值越小,出水口温度值越小。
大体积承台施工中设置2层及以上冷却水管即可实现内部温控,考虑到其布设的简便性,可建议布设4层及以上冷却水管,从而达到更好的内部温控效果。
5层冷却水管下的承台水化热有限元分析结果与实测值相近,验证了有限元分析的可靠性。
关键词:大体积混凝土;冷却水管层数;有限元模型;降温效果1引言箱梁承台部位所浇筑的混凝土量往往较大,不可避免的产生大量水化热。
一旦水化热处理不当容易使混凝土结构产生温度裂缝,从而影响大体积混凝土的自身应力状态及其受力特性。
为有效控制大体积混凝土浇筑过程中的温度差,常在混凝土内部布置循环冷却水管的方法来实现混凝土内部温度控制,但冷却水管的布设层数及其降温效果与混凝土自身具有一定的关系,对其进行研究有助于在最经济降温成本上实现最佳降温效果控制[1,2]。
现场施工中进行冷却水管布设方式的研究较为麻烦,为分析的简便性,常用MIDAS/Civil有限元分析软件来实现其分析过程,并进行分析内容的现场试验对比分析[3]。
国内诸多研究者对大体积混凝土的降温方法及其效果进行了试验分析或者是有限元模拟,如陈昌哲等建立了大体积混凝土在不同冷却水管布置方式下的CFD模型,并分析了冷却水管间距、层高等对大体积混凝土降温效果的分析,得到了冷却水管布设间距的具体量化数据[4]。
谈冷却水管对混凝土的降温效果

谈冷却水管对混凝土的降温效果1、混凝土水化热的分析原理及方法大体积混凝土水化热温度场是有内热源的瞬态温度场,在连续均匀、各向同性的介质中,混凝土瞬态温度场导热方程为:(1)式中:为混凝土的导热系数;为混凝土的龄期;T为时坐标((x,y,z)处的瞬时温度;q为单位质量水泥在单位时间内放出的热量;c为混凝土的比热容;p为混凝土的密度。
混凝土的绝热温升是指混凝土由于胶凝材料的水化放热,使得温度逐步上升并最终达到稳定的过程,因此绝热温升的速率与最终温升值是反映混凝土绝热温升过程的主要参数。
在绝热条件下,混凝土导热方程可以简化为:(2)可见在给定水泥的水化放热规律后,混凝土的绝热温升可由积分得出。
混凝土绝热温升数学模型的建立通常是先假设一些带参数的函数表达式,然后依据一定的试验数据,用最小二乘法或其它数学方法确定参数的取值,拟合出一条优化曲线来表达混凝土绝热温升过程。
在龄期:时,单位质量水泥累计水化热Q 常用指数模型表达:(3)式中:Q0为单位质量水泥最终水化热;m为水化系数,随水泥品种、比表面积及浇筑入模温度不同而不同,m的取值具体见标准值。
考虑混合材影响,单位体积混凝土在单位时间内放出的热量q′可由下式求得:(4)式中:W为单位体积混凝土的水泥用量;F为混合材用量;k为不同胶凝材料掺量时的水化热调整系数,根据大体积混凝土施工规范建议,k=kl+k2﹣1。
k1为粉煤灰掺量对应的水化热调整系数,k2为矿渣粉掺量对应的水化热调整系数,k1,k2具体取值见表1。
由式(2)一(4)可得单位体积混凝土绝热温升计算公式:(5);于是,以水化热放热反应时间下为自变量的放热函数为:(6);通过求解放热函数得到任意时刻温度场,再将热分析得到的节点温度作为体荷载施加到结构单元节点上,给予模型适当的边界约束进行结构分析,即可得到应力场。
2、承台工程实例及混凝土浇筑方案某大型桥梁采用钻孔灌注桩群桩基础,承台采用C30混凝土,厚3.5m,平面尺寸9.42m×10.5m,承台顶设置1.75m×lm的倒角,承台底设置80cm厚C20封底混凝土。
大体积混凝土承台降温措施

大体积混凝土承台降温措施XXXXX基础采用大体积承台,承台内有2个电梯道,承台采用现浇混凝土,强度等级为C40抗渗,采用泵车进行泵送。
一、预埋冷却水管网方案的确定大体积混凝土浇筑完毕后,水泥水化热可使混凝土内部的温度不断上升,导致内外温差很大,降温时,内部对外形成约束,表面将产生很大的应力,初期强度不足时,表面会有裂缝,因此采用预埋冷却水管,用循环水降低混凝土内部温度,进行人工散热,冷却水管采用普通DN40镀锌水管,在承台内布4层冷却水管网,管网之间采用60*5角钢支架支示,每层冷却水管网独立入水,可接自来水,亦可接由承台蓄水池泵入的水,这样可更好地控制混凝土内的温度,对管网进行通水试验,确保接口处不漏水。
二、混凝土的养护方案的确定混凝土初凝后,应马上在承台外围1m处砌高400mm砖墙,做成一个蓄水池,同时向冷却水管网内注入自来水,由于吸收了水泥水化热,由冷却管排来的水温度较高,可注入蓄水池内,用其对承台表面进行热养护,待蓄水池满后,采用离心式水泵将蓄水池的水泵入冷却水管网,用蓄水池的热水进行循环养护,可在冷却水管网的出水口处测得承台内部混凝土的温度,控制其水温与外界温度之差小于25℃,一般情况下水泥水化热最高温度发生在浇筑后的3d~7d,在这段时间,应增加高心式水泵的数量,且要长时间开启,使承台内部不断有温水循环养护。
三、施工注意事项1、除了水泥化作用影响,外界气温也会导致混凝土表面与内部产生温差,气温的下降,会增加混凝土表面与内部温度的梯度,另外由于混凝土的干燥收缩,拌和水中约有80%的自由水蒸发,自由水的逸散一般不会引起开裂,但当混凝土过于干燥而形成吸附水时,便会在其表面形成裂缝,因此,要防止这些裂缝的产生,必须采取必要的措施。
1)采用水化热较低的水泥(例如矿渣硅酸盐水泥)或高强水泥以减少水泥用量,可适当掺加粉煤灰,因为粉煤灰的水化热低,和易性好。
2)在保证混凝土强度等级的前提下,使用适当的缓凝减水剂。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
出了某承 台温度 场及 应力场随时间的 变化情况 , 研 究 了不 同冷却水管布置 方式下混凝 土的降 温效 果。分析表 明, 在
一
混 凝 土施 工 规 范 的 限 值 。
关键词 : 桥 梁承 台 ; 大体积混凝土 ; 水化 热 ; 冷却水 管; 数 值 分 析
中图分 类号 : U 4 4 3 . 2 5
C
( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g , S o u t h e a s t U n i v e r s i t y , N a n j i n g 2 1 0 0 9 6 , C h i n a )
Ab s t r a c t : Ar r a n g i n g mu h i l a y e r e d c i r c u i t o u s c o o l i n g p i p e s i s a n e f e c t i v e me a s u r e t o c o n t r o l t h e h y d r a t i o n h e a t f o r ma ss c o n ・
c r e t e o f p i l e c a p .C o mb i n i n g wi t h p r a c t i c a l e n g i n e e i r n g,t h e t e mp e r a t u r e i f e l d a n d s t r e s s i f e l d c h a n g e s wi t h t i me o f a p i l e c a p we r e g i v e n b y f i n i t e e l e me n t n u me r i c l a a n a l y s i s .T h e c o o l i n g e f e c t s o f ma s s c o n c r e t e wi t h d i f f e r e n t c o o l i n g p i p e a r r a n g e me n t we r e r e s e a r c h e d .An a l y s i s s h o ws t h a t , o n g e n e r l a c o n s t r u c t i o n c o n d i t i o n s ,c o n t i n u o u s w a t e r p a s s a g e t i me s h o u l d b e c o n t r o l l e d i n t h r e e t o f o u r d a y s a n d c o o l i n g p i p e l a y e r s p a c i n g g e n e r a l l y s h o u l d n o t b e mo r e t h a n 1 . 2 5 me t e s .Ot r h e r wi s e,t h e t e mp e r a — t u r e r i s e ma y e si a l y e x c e e d t h e l i mi t s o f ma s s c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n s p e c i i f c a t i o n s .
积 混凝 土 , 如何 防止 水 化热 引起 温 度裂 缝 一 直 是 设 计 施工 中关 注 的焦 点 。为 减 少 承 台水 化 热 带 来 的
陈爱 荣 , 刘 钊
( 东南 大学土木工程学院 , 江苏 南京 2 1 0 0 9 6 ) 摘 要: 布置 多层迂 回冷却水 管是 降低桥 梁承台大体 积混凝土水化热的一 项有效措施 , 文章通过有 限元数值 分析 给 般施 工条件 下 , 连续通水 时间宜控制在 3— 4 d , 冷却水管层 间距一般不 宜超过 1 . 2 5 m, 否则温升容 易超 出大体 积
第1 0卷第 3 期
2 0 1 3年 6 月
现 代 交 通 技
Mo d e r n T r a n s p o r t a t i o n T e c h n o l
V OI . 1 O N0 . 3 J u n .2 0 1 3
布 置 冷 却 水 管 的桥 梁 承 台大体 积 混 凝 土 降 温 效 果 研 究
文献标识码 : A
文章编 号 : 1 6 7 2 —9 8 8 9 ( 2 0 1 3 ) 0 3 —0 0 2 9— 0 4
Co o l i ng Ef fe c t s o f Ma s s Co n c r e t e o f Pi l e Ca p wi t h Di fe r e n t Co o l i ng i pe P Ar r a ng e me n t
Ke y wo r d s: p i l e c a p;ma s s c o n c r e t e;h y d r a t i o n h e a t ;c o o l i n g p i p e ;n u me ic r a l a n a l y s i s
大 型桥 梁群 桩基 础 的承 台往 往 较 厚 , 属 于 大 体