軌道交通車站主體結(jié)構(gòu)混凝土開裂分析與控制措施

于連山，謝清泉，劉維正，曾奕珺

軌道交通車站主體結(jié)構(gòu)混凝土開裂分析與控制措施

于連山1，謝清泉1，劉維正2，曾奕珺2

(1. 中鐵二十一局集團(tuán) 第六工程有限公司，北京 101111；2. 中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075)

針對車站主體結(jié)構(gòu)混凝土開裂為其建設(shè)與運(yùn)營中面臨的突出問題，統(tǒng)計(jì)11個(gè)已建地鐵車站工程裂縫的分布特征，總結(jié)結(jié)構(gòu)裂縫的主要表現(xiàn)形式。依托贛州西預(yù)留地鐵車站在建工程，采用數(shù)值分析方法模擬水化過程中主體結(jié)構(gòu)混凝土溫度應(yīng)力場。研究結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度在0.5~1 d齡期內(nèi)達(dá)到最大，底板側(cè)墻角處內(nèi)外溫差相對其他結(jié)構(gòu)部位較大，下側(cè)墻與頂板結(jié)構(gòu)最大溫差較為接近；升溫階段結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平較小，降溫階段前期，頂板側(cè)墻交界處、底板側(cè)墻角處在入模溫度10 ℃時(shí)最大主應(yīng)力達(dá)到2.54 MPa，在入模溫度30 ℃時(shí)達(dá)到5.48 MPa，均超過抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值1.71 MPa?；诜治鼋Y(jié)果提出原材料優(yōu)選、入模溫度及澆筑時(shí)間差控制等成套技術(shù)措施，有效降低了該地鐵工程結(jié)構(gòu)混凝土的開裂風(fēng)險(xiǎn)。

地鐵車站；數(shù)值分析；溫度應(yīng)力場；裂縫控制

大型軌道交通車站混凝土工程普遍存在一次澆筑方量大的現(xiàn)象，水化過程中容易形成較大的內(nèi)外溫差，并且有些地鐵車站結(jié)構(gòu)部位所受約束作用較強(qiáng)，因此其混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)開裂現(xiàn)象[1?2]。同時(shí)地鐵車站一般位于地下水位以下，混凝土結(jié)構(gòu)開裂勢必引起地鐵站點(diǎn)滲漏問題[3]；據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，許多在建或運(yùn)營的地鐵站點(diǎn)不同結(jié)構(gòu)位置均出現(xiàn)不同程度的滲漏水現(xiàn)象[3?4]。因此，研究地鐵車站溫度裂縫形成機(jī)理并提出相應(yīng)的裂縫控制措施十分必要。溫度裂縫主要受水化熱、約束條件、外界溫度變化及施工因素(如入模溫度)影響。許多學(xué)者在地鐵車站現(xiàn)場進(jìn)行裂縫考察時(shí)，發(fā)現(xiàn)溫度裂縫是地鐵車站結(jié)構(gòu)裂縫的主要表現(xiàn)形式[5]，但缺乏對裂縫開展機(jī)理的系統(tǒng)性認(rèn)識。針對溫度裂縫的成因及開展機(jī)理研究，國內(nèi)外不少學(xué)者運(yùn)用數(shù)值分析方法模擬主體結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力場對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行定性定量分析。王維[5]運(yùn)用ANSYS對上海大學(xué)站主體結(jié)構(gòu)施工中不同荷載工況進(jìn)行開裂非線性模擬，得出地鐵車站等效溫度荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力成正相關(guān)關(guān)系；趙健等[6]對石首長江公路大橋超大體積承臺的實(shí)際溫度場參數(shù)進(jìn)行有限元分析并據(jù)此優(yōu)化了溫控技術(shù)方案。Pettersson等[7?8]研究不同邊界條件下，不同類型混凝土溫度裂縫的開展機(jī)理與規(guī)律。Malkawi等[9?12]研究水化熱導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部體積變化而形成早期溫度裂縫的問題。地鐵車站頂板、側(cè)墻及其交界處等約束作用較大的區(qū)域是溫度裂縫多發(fā)區(qū)，約束作用較小的底板開裂風(fēng)險(xiǎn)較低[13]。而以往的研究少有著重于這些約束作用大的區(qū)域，導(dǎo)致研究結(jié)果與實(shí)際工程中的裂縫成因及發(fā)展?fàn)顩r有所出入。在此，以贛州高鐵西站預(yù)留地鐵工程為背景，通過有限差分軟件FLAC3D進(jìn)行溫度應(yīng)力場計(jì)算分析，詳細(xì)闡述車站混凝土結(jié)構(gòu)約束較大部位的溫度裂縫形成機(jī)理及規(guī)律，并分析混凝土入模溫度與溫縮開裂風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系，基于此提出有效的裂縫控制措施，為類似工程提供參考價(jià)值。

1 地鐵車站裂縫特征統(tǒng)計(jì)分析

匯總統(tǒng)計(jì)了7個(gè)地鐵工程車站頂板與4個(gè)地鐵工程車站側(cè)墻的裂縫特征，按照裂縫走向及分布將所有裂縫進(jìn)行分類，從中總結(jié)地鐵結(jié)構(gòu)裂縫主要表現(xiàn)形式。11個(gè)地鐵工程的頂板及側(cè)墻裂縫特征分類統(tǒng)計(jì)情況如表1~2和圖1~2所示。

表1 地鐵頂板裂縫特征分布統(tǒng)計(jì)

頂板裂縫中，斜向45°裂縫(如圖3)占24%；延伸至側(cè)墻至梁柱節(jié)點(diǎn)橫向裂縫(如圖4)占比為53%；沿施工縫及邊緣橫向裂縫和不規(guī)則裂縫分別占比16%和7%，占比較小?？芍敯辶芽p多分布在梁柱節(jié)點(diǎn)、板梁交接處等約束較大的位置。

表2 地鐵側(cè)墻裂縫特征分布統(tǒng)計(jì)

圖1 頂板裂縫特征分布圖

圖2 側(cè)墻裂縫特征分布圖

圖3 墻角處45°裂縫

圖4 梁柱節(jié)點(diǎn)處裂縫

所有側(cè)墻裂縫中，沿板及與頂板連通的豎向裂縫共占73%(如圖2所示)，接近總體裂縫的3/4；而斜向45°裂縫、不規(guī)則裂縫與施工縫處裂縫一共只占27%，說明沿板面或頂板間斷分布的豎向裂縫為側(cè)墻開裂的主要表現(xiàn)形式。

2 工程實(shí)例分析

2.1 工程概況

贛州高鐵西站預(yù)留地鐵工程位于贛州市開發(fā)區(qū)鳳崗鎮(zhèn)內(nèi)，該站布設(shè)在贛州西站站場及站房正下方。該站總體包括3層結(jié)構(gòu)：國鐵出站通道層、地下1層(站廳層)以及地下2層(站臺層)；車站總長460.40 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬54.40 m，主基坑埋深27.90 m，基坑尺寸大小為274.80 m×62.40 m，車站總建筑面積57 730.06 m2。車站底板厚1.50 m，站臺層頂板厚為0.30 m，站廳層頂板厚為0.45 m，側(cè)墻厚度為1.00 m，施工分段長度為16.00 m(地鐵標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)截面圖如圖5)，抗?jié)B等級為P10。

單位：mm

盡量減少水泥量并采用低水化熱膠凝體系，將用水量控制在160 kg/m3內(nèi)，砂率取為0.43，既可適當(dāng)降低收縮又滿足耐久性要求，配置混凝土28 d自收縮應(yīng)小于150×10?6，并以60 d強(qiáng)度作為混凝土強(qiáng)度等級評判標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)依據(jù)并結(jié)合混凝土澆筑要求，本工程施工混凝土強(qiáng)度等級為C40，混凝土抗?jié)B等級P8。最終確定的配合比見表3。

表3 混凝土施工配合比

2.2 數(shù)值模型建立

2.2.1 計(jì)算模型

采用有限差分軟件FLAC3D對贛州西預(yù)留地鐵站進(jìn)行數(shù)值建模，充分考慮混凝土澆筑時(shí)溫度和力學(xué)邊界條件，整個(gè)模型橫截面尺寸為54.4 m×15.6 m(以贛州西地鐵車站標(biāo)準(zhǔn)段截面為準(zhǔn))，采用縱向16 m為一個(gè)單元區(qū)段進(jìn)行分析(基坑總長272 m，底板澆筑分為16幅分別進(jìn)行)，主體結(jié)構(gòu)均采用六面塊體網(wǎng)格進(jìn)行劃分，共劃分26 100個(gè)單元，37 306個(gè)節(jié)點(diǎn)，圖6為贛州西地鐵車站單元區(qū)段整體模型網(wǎng)格圖。

圖6 模型網(wǎng)格圖

2.2.2 計(jì)算參數(shù)

對于力學(xué)邊界條件，整個(gè)模型固定，，3個(gè)方向的位移，左右兩側(cè)邊界固定向位移，模型頂板固定向位移，力學(xué)計(jì)算模型采用修正Drucker-Prager模型；混凝土水化熱模型采用FLAC3D中的German concrete model，混凝土以及鋼筋的熱力學(xué)性能以及物理力學(xué)性能參數(shù)見表4。

表4 數(shù)值計(jì)算參數(shù)

水泥含量及混凝土密度根據(jù)本工程設(shè)計(jì)配比選??；混凝土及鋼筋熱力學(xué)性能(包括容積比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)以及活化能)和混凝土泊松比及完全水化后的彈性模量均根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010—2010[19]確定。

2.2.3 計(jì)算工況

為分析入模溫度對水化熱降溫階段模型溫度場及應(yīng)力位移場的影響，擬采用入模溫度10，20和30 ℃ 3種工況，同時(shí)模型表面采用固定溫度邊界20 ℃。工況條件如表5所示。

表5 數(shù)值計(jì)算工況

2.3 計(jì)算結(jié)果分析

2.3.1 車站結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫度分布分析

根據(jù)FLAC3D計(jì)算結(jié)果得到各結(jié)構(gòu)部位在養(yǎng)護(hù)時(shí)間0.5 d時(shí)的溫度場云圖及內(nèi)部溫度分布圖如圖7~10所示(由于頂板及底板模型均為軸對稱，故以下云圖只顯示一半模型)。

單位：℃

(a) 頂板跨中位置；(b) 頂板縱梁位置

圖9 下側(cè)墻結(jié)構(gòu)溫度分布圖

從圖7中可以看出：在水化熱作用后，頂板、側(cè)墻及底板內(nèi)部溫度均顯著提升，在0.5~1 d齡期內(nèi)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度同時(shí)達(dá)到最大；靠近結(jié)構(gòu)表面的位置水化熱增幅比較小，而混凝土結(jié)構(gòu)中心部位水化熱增幅較大。隨著齡期的增長，結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度在不斷減小，內(nèi)外最大溫差也逐漸減小。

(a) 底板跨中位置；(b) 底板墻角位置

頂板縱梁位置處最大內(nèi)部溫度為34.5 ℃，而跨中位置最大溫度為22.5 ℃(如圖8)，縱梁位置的最大內(nèi)外溫差較跨中位置高了12 ℃左右，因此頂板與縱梁交界處發(fā)生溫度裂縫的風(fēng)險(xiǎn)更高；下側(cè)墻最大溫度達(dá)到35.5 ℃，內(nèi)外溫差最大達(dá)到15.5 ℃(圖9)；底板側(cè)墻角處內(nèi)部最大溫度為55.1 ℃，底板跨中位置內(nèi)部最大溫度則達(dá)到51.3 ℃，兩者相差不大，而底板側(cè)墻角處內(nèi)外溫差較跨中處更大，最大溫差更是達(dá)到35.1 ℃(圖10)，說明近底板的側(cè)墻角處極易發(fā)生溫度裂縫。

2.3.2 溫度應(yīng)力場與位移分析

研究表明，溫度收縮是導(dǎo)致溫度裂縫的主要誘因[12]；在結(jié)構(gòu)混凝土降溫至氣溫(20 ℃)的過程中，里表溫差越大，溫降收縮越嚴(yán)重；而后期溫降幅度與混凝土初期入模溫度有直接聯(lián)系。環(huán)境溫度20 ℃，不同入模溫度的條件下地鐵車站應(yīng)力位移場分析結(jié)果如下所示。

1) 升溫階段應(yīng)力與位移分析

升溫階段結(jié)構(gòu)最大主應(yīng)力云圖如圖11~13所示，圖中單位為℃。

圖11 升溫階段最大主應(yīng)力云圖(10 ℃)

圖12 升溫階段最大主應(yīng)力云圖(20 ℃)

圖13 升溫階段最大主應(yīng)力云圖(30 ℃)

升溫階段，里表混凝土溫度同時(shí)上升，內(nèi)外溫差處于穩(wěn)定上升階段，該階段內(nèi)外溫差還未達(dá)到最大；從圖中可看出，頂板下表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，頂板，中板與側(cè)墻交界處產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，底板內(nèi)部產(chǎn)生較大拉應(yīng)力并逐步延伸至底板上表面，底板側(cè)墻角處內(nèi)部出現(xiàn)較大壓應(yīng)力。兩側(cè)頂板靠近側(cè)墻處呈向下位移趨勢，底板上表面呈向上隆起趨勢，下側(cè)墻靠近底板處呈向外隆起趨勢，這說明頂板下表面將生成縱向裂縫，側(cè)墻則會生成豎向等間距裂縫。升溫階段中結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力水平與入模溫度成正比，入模溫度10 ℃時(shí)頂板與側(cè)墻交界處最大拉應(yīng)力達(dá)到1.98 MPa(如圖11)，20 ℃時(shí)達(dá)到2.81 MPa(如圖12)，30 ℃時(shí)達(dá)到4.12 MPa(如圖13)，下側(cè)墻與底板交界處最大壓應(yīng)力在入模溫度10 ℃時(shí)達(dá)到0.87 MPa，20 ℃時(shí)達(dá)到1.23 MPa，30 ℃時(shí)達(dá)到2.68 MPa。

2) 降溫階段應(yīng)力與位移分析

降溫階段結(jié)構(gòu)最大主應(yīng)力云圖如圖14~16所示，圖中單位為℃。

圖14 降溫階段最大主應(yīng)力云圖(10 ℃)

圖15 降溫階段最大主應(yīng)力云圖(20 ℃)

在降溫階段初期，里表溫差達(dá)到最大，地鐵結(jié)構(gòu)各部位在溫降收縮的作用下變形趨勢也達(dá)到最大。從圖中可看出，頂板、中板與側(cè)墻交界處向上位移的趨勢與升溫階段云圖相比明顯增大，最大向上位移達(dá)到4.09 mm；且最大主拉應(yīng)力較升溫階段更大，在入模溫度為10 ℃時(shí)，頂板靠近兩側(cè)墻處最大主拉應(yīng)力達(dá)到2.54 MPa(圖14)，20 ℃時(shí)達(dá)到4.22 MPa(圖15)，30 ℃時(shí)達(dá)到5.48 MPa(圖16)；下側(cè)墻與底板交界處最大主拉應(yīng)力也達(dá)到最大值，入模溫度30 ℃時(shí)，整個(gè)下側(cè)墻最大拉應(yīng)力均達(dá)到最大的5.48 MPa。以上各部位主拉應(yīng)力值均超過C40混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值1.71 MPa，說明降溫階段靠近側(cè)墻的頂板下表面、底板與側(cè)墻交界處以及下側(cè)墻均極易出現(xiàn)溫度裂縫。

圖16 降溫階段最大主應(yīng)力云圖(30 ℃)

綜上可知，水化熱降溫階段較升溫階段里表溫差幅度更大，更容易產(chǎn)生溫度裂縫；且入模溫度越高，降溫階段的溫降收縮越嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生溫度裂縫；計(jì)算結(jié)果表明，車站裂縫多產(chǎn)生于兩側(cè)墻處頂板下表面、底板側(cè)墻角位置以及下側(cè)墻等外部約束較大的區(qū)域，與第1節(jié)裂縫統(tǒng)計(jì)結(jié)果相吻合，同時(shí)印證了溫度裂縫產(chǎn)生的2個(gè)主要原因：一是較強(qiáng)的外部約束，二是較大內(nèi)外溫差?；炷翝仓^程中，隨著水化放熱的進(jìn)行，像側(cè)墻角，頂板與側(cè)墻交界處等結(jié)構(gòu)厚度大的部位勢必產(chǎn)生較大內(nèi)外溫差，溫差越大，產(chǎn)生的收縮趨勢越明顯，若結(jié)構(gòu)外部約束較大，將限制混凝土變形趨勢從而產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力，當(dāng)超過混凝土抗拉強(qiáng)度限值時(shí)就容易產(chǎn)生溫度裂縫。

3 地鐵車站抗裂措施研究

3.1 原材料優(yōu)選

充分考慮大體積混凝土水化熱的問題，本工程主要材料要求如下。

水泥：所用水泥采用低熱性水泥，并采用不超過50%的火山灰取代一定量普通硅酸鹽水泥。

粗骨料粒徑限制：粗骨料1最大粒徑不超過10 mm，粗骨料2最大粒徑不超過20 mm，粗骨料3最大粒徑不超過31 mm。

砂率：泵送混凝土砂率宜控制在40%~50% 之間。

水灰比：《大體積混凝土施工規(guī)范GB50496—2009》[20]規(guī)定施工用大體積混凝土水灰比不應(yīng)大于0.5。

底板配筋：為確定本工程底板合理最小配筋要求，現(xiàn)以2.3.2節(jié)中得到的底板下側(cè)墻角處最大主拉應(yīng)力數(shù)據(jù)為例，保護(hù)層厚度取20~70 mm，配筋直徑取22~40 mm內(nèi)所有鋼筋直徑型號，分析不同保護(hù)層厚度及配筋直徑情況下底板側(cè)墻角處最大主拉應(yīng)力變化情況。

圖17 底板側(cè)墻角處最大主拉應(yīng)力隨保護(hù)層厚度及配筋植筋變化曲線

通過計(jì)算分析可以發(fā)現(xiàn)(如圖17)，其他參數(shù)不變時(shí)，結(jié)構(gòu)最大主拉應(yīng)力隨保護(hù)層厚度增大而減小，在保護(hù)層厚度50~60 mm時(shí)減幅最大，達(dá)到1.8 MPa，當(dāng)保護(hù)層厚度達(dá)到60 mm以上時(shí)，結(jié)構(gòu)最大主拉應(yīng)力低于C40混凝土抗拉設(shè)計(jì)值，結(jié)構(gòu)有較高安全額度；結(jié)構(gòu)最大主拉應(yīng)力隨直徑增大而增大，當(dāng)配筋直徑小于32 mm時(shí)，結(jié)構(gòu)最大主拉應(yīng)力低于C40混凝土抗拉設(shè)計(jì)值。因此，本工程底板最小配筋保護(hù)層厚度取60 mm，配筋直徑取32 mm鋼筋，配筋間距按構(gòu)造要求取150 mm。

3.2 入模溫度控制

根據(jù)2.3.2節(jié)的分析結(jié)果可知，混凝土的入模溫度直接影響后期溫降收縮，因此控制混凝土澆筑的入模溫度是降溫階段減少混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂的關(guān)鍵。以圖18底板側(cè)墻角位置為例，通過FLAC3D計(jì)算得到入模溫度分別為10，20和30 ℃時(shí)該處中心位置溫度隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間變化曲線。從圖18可看出，在入模溫度為10 ℃的降溫階段，混凝土溫度降至氣溫20 ℃的過程中溫降為28.06 ℃，入模溫度為20 ℃時(shí)，混凝土溫降為34.07 ℃，當(dāng)入模溫度為30 ℃時(shí)，混凝土溫降為41.08 ℃，降溫幅度越大，溫降收縮越大，所以降低混凝土入模溫度可有效抑制降溫階段的混凝土溫降收縮，從而減少該階段溫度裂縫。

圖18 底板側(cè)墻角位置不同入模溫度下內(nèi)部溫度歷時(shí)曲線

在實(shí)際工程中，控制場地氣溫難度過大，較理想的方法是通過控制混凝土入模溫度從而控制水化熱降溫期間的溫降收縮。基于此，本工程通過控制混凝土原材料溫度及其運(yùn)輸、澆筑時(shí)間嚴(yán)格控制入模溫度，具體見表6。

表6 入模溫度控制措施

3.3 相鄰倉段澆筑時(shí)間差控制

基于地鐵車站結(jié)構(gòu)長度大的特點(diǎn)，在施工中混凝土澆筑往往需要逐段進(jìn)行，為盡可能減少混凝土水化熱對結(jié)構(gòu)的影響，可以對劃分好的若干段區(qū)域進(jìn)行隔段澆筑，以此避免混凝土水化過程中出現(xiàn)較大溫差，完成“跳倉”施工；等到先澆筑的區(qū)段釋放完部分早期溫度應(yīng)力及收縮效應(yīng)后，再將間隔的區(qū)段澆筑成整體。一般地，相鄰區(qū)段時(shí)間差越大，已澆筑區(qū)段應(yīng)力釋放越徹底，但施工中時(shí)間間隔太久反而會影響工期；因此，在“跳倉”施工中，如何合理控制相鄰區(qū)段澆筑時(shí)間差極其重要。為確定合理澆筑時(shí)間差，現(xiàn)以2.3.2節(jié)中計(jì)算得到的底板下側(cè)墻處主拉應(yīng)力及養(yǎng)護(hù)過程中混凝土抗拉強(qiáng)度隨齡期變化數(shù)據(jù)(如圖19所示)進(jìn)行說明。

圖19 分倉縫處主拉應(yīng)力與混凝土抗拉強(qiáng)度歷時(shí)曲線

通過對比計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，底板下側(cè)墻處(分倉縫截面)主拉應(yīng)力在3 d左右達(dá)到峰值0.98 MPa，前3 d內(nèi)主拉應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度相差不大，結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)較大，4 d以后兩者間隔隨齡期逐步增大，趨于安全；主拉應(yīng)力在8 d以后趨于穩(wěn)定。因此鄰段澆筑時(shí)間間隔在4~8 d內(nèi)較合理，而間隔越長，結(jié)構(gòu)越趨于安全，基于此，本工程合理澆筑時(shí)間間隔取7~8 d。

4 結(jié)論

1) 對11個(gè)已建地鐵車站工程裂縫特征統(tǒng)計(jì)的結(jié)果表明，裂縫多分布于梁柱節(jié)點(diǎn)及板梁交接處等約束較大的位置。

2) 結(jié)構(gòu)最大主拉應(yīng)力隨保護(hù)層厚度增大而減小，隨配筋直徑增大而增大，根據(jù)計(jì)算主拉應(yīng)力與C40混凝土抗拉設(shè)計(jì)值對比可以確定本工程底板配筋要求為C32@150，保護(hù)層厚度60 mm。

3) FLAC3D應(yīng)力位移場計(jì)算結(jié)果表明，水化熱降溫階段較升溫階段里表溫差幅度更大，更容易發(fā)生混凝土溫度收縮開裂；兩側(cè)墻處頂板下表面、底板側(cè)墻角位置以及下側(cè)墻是溫度裂縫多發(fā)區(qū)域。

4) 外部氣溫不變的條件下，入模溫度越低，混凝土后期溫降收縮越小，開裂風(fēng)險(xiǎn)越低。通過對比分倉縫截面底板下側(cè)墻處主拉應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度隨齡期的變化趨勢，可以確定合理澆筑間隔時(shí)間為7~8 d。

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Analysis and control measures on concrete cracking of main engineering structure of rail transportation station

YU Lianshan1, XIE Qingquan1, LIU Weizheng2, ZENG Yijun2

(1. China Railway 21th Bureau No.6 Engineering Co., Ltd, Beijing 101111, China; 2. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China)

Concrete cracking in rail transit station engineering structure is a prominent problem in construction and operation. Firstly, the crack characteristics and their respective proportions of 11 metro station projects were counted. Relying on the construction of Ganzhou west station reserved metro project, FLAC3Dfinite difference software was adopted to simulate the temperature and stress field of rail transit station concrete. Research on temperature field suggested that concrete structure of rail transit station achieves the maximum hydration heat temperature rise in 0.5~1 d age, the temperature difference at the corner of the lower side wall was larger than that at other parts , the temperature difference at side wall and the roof was closer. stress field indicated that the maximum principal stress at the junction of roof and side wall, the corner of lower side wall reaches 2.54 MPa at the 10 ℃ casting temperature in the early cooling stage, and 5.48 MPa at 30 ℃ casting temperature, all exceeding the design value of tensile strength of 1.71 MPa. So that shrinkage cracks often occur on the lower surface of roof near side wall, corner of floor and side wall, lower side wall. Finally, a series of technical measures were put up included concrete material optimization, mixture design and casting temperature control. The packaged technical effectively reduced the temperature cracking risk of concrete structure in this rail transit station construction.

metro station; numerical analysis; temperature and stress field; cracking control

U455.47

A

1672 ? 7029(2019)10? 2562 ? 10

10.19713/j.cnki.43?1423/u.2019.10.024

2018?12?26

中鐵二十一局集團(tuán)有限公司科技研究開發(fā)計(jì)劃課題(18B-9)

劉維正(1982?)，男，湖南邵陽人，副教授，博士，從事特殊土路基穩(wěn)定與加固研究；E?mail：liuwz2011@csu.edu.cn

(編輯 陽麗霞)