赤通高速公路撒力巴至下洼段張達(dá)溝大橋空心薄壁墩混凝土溫控方案研究

王 驍，馬天麗，傅燕峰

(1.長安大學(xué);2.內(nèi)蒙古自治區(qū)交通運輸廳;3.赤峰市公路管理處;4.內(nèi)蒙古自治區(qū)公路局)

赤通高速公路撒力巴至下洼段張達(dá)溝大橋空心薄壁墩混凝土溫控方案研究

王 驍1，2，馬天麗3，傅燕峰4

(1.長安大學(xué);2.內(nèi)蒙古自治區(qū)交通運輸廳;3.赤峰市公路管理處;4.內(nèi)蒙古自治區(qū)公路局)

橋梁薄壁墩是橋梁的重要結(jié)構(gòu)，也是裂縫容易發(fā)生和發(fā)展的部位，對該部位結(jié)構(gòu)加強(qiáng)質(zhì)量控制十分必要，采取有效溫控措施的情況下，可以確保薄壁墩混凝土不出現(xiàn)有害溫度裂縫。

薄壁墩;防裂;研究;配合比

赤峰-通遼高速公路撒力巴至下洼段的K93+737張達(dá)溝大橋橋墩設(shè)計為空心薄壁墩，其下部為實心段，截面尺寸為7.8 m×2.2 m，高為1.5 m，空心部位壁厚為0.5 m，高為40 m，混凝土等級C30。橋墩基礎(chǔ)采用樁柱式承臺和樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)由6根φ1.6 m，長10 m的挖孔樁組成，混凝土等級C25。承臺截面為矩形，尺寸為11 m×6.8 m，厚2.5 m，混凝土等級C25。橋梁薄壁墩是橋梁的重要結(jié)構(gòu)，也是裂縫容易發(fā)生和發(fā)展的部位，對該部分結(jié)構(gòu)加強(qiáng)質(zhì)量控制十分必要。

1 薄壁墩混凝土原材料及配合比

1.1 混凝土原材料

(1)水泥：朝陽水泥廠42.5普硅水泥。(2)粉煤灰：元寶山Ⅰ級粉煤灰。(3)砂：赤峰河砂，細(xì)度模數(shù)2.4。(4)碎石：赤峰產(chǎn)碎石，粒徑5～40 mm。(5)外加劑：遼寧北四達(dá)高效減水劑。(6)水：地下水淡水。

1.2 混凝土配合比

C30混凝土抗壓強(qiáng)度：R7=30.2 MPa;R28=41.8 MPa?；炷撂涠?6～20 cm，混凝土和易性好，不離析泌水，30 min坍落度≥16 cm。

2 薄壁墩溫控計算及分析

2.1 材料及熱特性值

墩身混凝土標(biāo)號為C30，材料熱特性按經(jīng)驗取值，見表2。

表2 材料熱特性值

3 計算結(jié)果及分析

(1)溫度場特征。

根據(jù)計算結(jié)果和表3可以看出，承臺和實心段混凝土由于結(jié)構(gòu)尺寸大，澆筑方量大，散熱慢，內(nèi)部最高溫升高，各層混凝土在澆筑后12 d左右出現(xiàn)溫峰。而對于薄壁墩，由于壁薄混凝土散熱較快，最高溫度一般出現(xiàn)在0.5～1 d。

表3 混凝土溫度場特征參數(shù)

(2)應(yīng)力場特征。

表4 各部位混凝土溫度應(yīng)力特征值 MPa

可以看出，承臺和實心段處于基礎(chǔ)約束區(qū)，拉應(yīng)力最大，由于冬季的低溫，混凝土溫差較大，最大溫度應(yīng)力為3.73 MPa，具體結(jié)果見表4。

☆未考慮冬季的低溫

表5 各部位混凝土溫度應(yīng)力特征值 MPa

可以看出，承臺和實心段處于基礎(chǔ)約束區(qū)，拉應(yīng)力最大。由于冬季的低溫，溫差增大而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。為減低拉應(yīng)力，保證混凝土在冬季過后不出現(xiàn)有害溫度裂縫，考慮對混凝土承臺和實心段進(jìn)行保溫，盡量減低溫差對混凝土的影響。在冬季來臨前，在混凝土外層包裹二層土工布，最大溫度應(yīng)力為2.08 MPa。通過計算可知，在采取有效溫控措施的情況下，可以確保薄壁墩混凝土不出現(xiàn)有害溫度裂縫。

根據(jù)有限元溫度應(yīng)力計算結(jié)果確定了薄壁墩結(jié)構(gòu)溫度控制的監(jiān)控方案。16 d的監(jiān)控結(jié)果表明，混凝土表面與內(nèi)部溫差遠(yuǎn)小于規(guī)范允許的25℃，溫度應(yīng)力得到了有效的控制，薄壁墩結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

［1］中華人民共和國交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范［M］.北京：人民交通出版社.

［2］中華人民共和國交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范［M］.北京：人民交通出版社.

［3］赤峰至通遼高速公路撒力巴至下洼段施工圖設(shè)計文件［M］.北京交科公路勘察設(shè)計研究院有限公司.

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2012-06-11