沙漠重載鐵路槽型梁水化熱溫度監(jiān)測(cè)與分析

中圖分類號(hào)：TB9;U239.5：U441 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-5124（2025）06-0097-09

Monitoring and analysis of hydration heat temperature of channel beam in desert heavy haul railway

LIU Yuyi1，LIU Mengfu2，LU Yihui2，LI Xiaodong2，JIN Tengfei2， ZHANG Xun1 （1.DepartmentofBridge Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China; 2.UAE Branch， China Civil Engineering Construction Corporation， Abu Dhabi ， UAE）

Abstract： This study investigates the variation paterns of hydration heat temperature field and stress field during the construction of prestressed concrete channel beams，using a practical project， numerical simulation， and field testing. The findings are as folows： 1） Concrete temperature increases rapidly after pouring，then decreases gradually， eventually reaching a trend similarto the ambient temperature. 2） The upper flange of the web span experiences the highest temperature. Both measured and simulated maximum temperatures of 65.2^°C and 70.2^°C ， respectively， occur around the 3Oth hour after pouring. 3） The temperature difference between the inner surface of the concrete at each measuring position remains within 25^°C . The daily cooling rate exceeds the limit of in the early stage of cooling due to significant temperature fluctuations between day and night. 4） The fitting results are excellent.The average temperature difference at each measuring point ranges from 0.5 to 4.7^°C ，and the time difference for the highest temperature remains within O to 4 hours when comparing measured and simulated results. 5） Simulation results reveal areas where the temperature-induced stress exceeds the tensile strength of concrete at the same age. Consequently，the channel beams areat risk of cracking due to temperature stress.To mitigate this， a well-designed temperature control plan should be implemented during the construction process.

Keywords： heavy haul railway; channel beam; hydration heat; temperature monitoring; temperature stress

0引言

槽型梁結(jié)構(gòu)具有橋下凈空大、建筑高度低、截面利用率高、降噪效果好等優(yōu)點(diǎn)[1]，因此該類結(jié)構(gòu)越來(lái)越多地被利用到了城市軌道交通的建設(shè)當(dāng)中[2]。對(duì)于該類開(kāi)口薄壁結(jié)構(gòu)，過(guò)去的研究大多圍繞其靜動(dòng)力學(xué)行為展開(kāi)，而對(duì)其在混凝土澆筑階段由水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力關(guān)注不足[3-5]。

在施工過(guò)程中引起混凝土開(kāi)裂的原因眾多[6-7]，相關(guān)研究表明薄壁混凝土結(jié)構(gòu)如薄壁空心墩、箱梁等由于混凝土的水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，從而造成混凝土的開(kāi)裂，在設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中常常忽視其水化熱溫度效應(yīng)的影響[8-9]。我國(guó)學(xué)者自上世紀(jì)50年代末開(kāi)始對(duì)該類薄壁結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)進(jìn)行研究，對(duì)水化熱的產(chǎn)生機(jī)理和溫控措施有了相應(yīng)的認(rèn)知[10-11]。王飛等[12]對(duì)某預(yù)應(yīng)力混凝土槽型梁的水化熱溫度場(chǎng)進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測(cè)與分析，結(jié)果表明雖然槽型梁屬于薄壁開(kāi)口結(jié)構(gòu)，但存在局部混凝土澆筑量過(guò)大導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。李海峰[13]利用有限元軟件對(duì)京沈客運(yùn)專線上某預(yù)應(yīng)力混凝土槽型梁在澆筑過(guò)程中的溫度變化情況進(jìn)行了分析，得出了各澆筑階段的最大溫度及最大拉應(yīng)力出現(xiàn)的位置?？琢钶x等[14]以哈佳鐵路槽型梁為背景，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)指出梁端溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因。胡國(guó)偉[15]以實(shí)際工程為背景，提出了澆筑槽型梁結(jié)構(gòu)的溫控措施。

由于水泥水化反應(yīng)的作用，混凝土在前期內(nèi)部溫度高、表層溫度低；后期混凝土表層溫度下降速度快于內(nèi)部，混凝土因內(nèi)外膨脹、收縮速率不均勻的問(wèn)題，極易導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生。中東尤其是伊朗、阿聯(lián)酉國(guó)家大部分城市區(qū)域?yàn)樯衬貐^(qū)，地勢(shì)廣闊平坦；同時(shí)處于干旱亞熱帶氣候區(qū)，全年炎熱干旱、夏季晝夜溫差較大在該地區(qū)進(jìn)行混凝土的澆筑工程，是否會(huì)因外部環(huán)境溫度變化和氣候特點(diǎn)產(chǎn)生較大的影響值得關(guān)注。本文依托該地區(qū)某跨度48.5m 的鐵路槽型梁為工程背景，對(duì)該槽型梁的水化熱溫度場(chǎng)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)與分析，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與有限元仿真相結(jié)合的方法，評(píng)估因混凝土水化熱引起結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，為在該地區(qū)進(jìn)行的混凝土澆筑工程提出指導(dǎo)建議。

1工程概況

阿聯(lián)首鐵路二期項(xiàng)目B標(biāo)段跨度 48.5m 簡(jiǎn)支槽型梁按客貨共線進(jìn)行設(shè)計(jì)，橋上設(shè)置雙線。設(shè)計(jì)速度為客運(yùn) 200kmh 、貨運(yùn) 120kmh 。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)AREMA，設(shè)計(jì)軸重 32.5t， 這是世界首座高速重載鐵路槽型梁。由于跨度大、活載重，該槽型梁按變截面進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示。橫橋向?qū)挾葹?4.8m ，道床板厚度 lm 。梁端 4.2m 范圍內(nèi)為等截面，梁高 3.9m ，兩側(cè)腹板厚度為 1.5m 。變截面梁段的起始截面梁高 3.9m 、腹板上翼緣厚度 1.5m 腹板中部厚度 0.7m ?？缰薪孛媪焊哂善鹗冀孛姘磼佄锞€增大為 6.4m ，其余尺寸不變。

本橋上部結(jié)構(gòu)（槽型梁）采用支架現(xiàn)澆法施工，澆筑時(shí)間在5月中下旬，試驗(yàn)期間天氣以晴為主，未見(jiàn)降雨過(guò)程。梁體采用C55混凝土，外模全部采用木模板。按照施工縫設(shè)計(jì)，分兩次澆筑，其中，第一階段澆筑至距底板下緣 1.8m 處，10d后進(jìn)行剩余結(jié)構(gòu)的澆筑。澆筑順序?yàn)椋簭膬啥讼蛑虚g水平分層、斜向分段、連續(xù)澆筑。每層混凝土的澆筑厚度不超過(guò) 30cm ?；炷脸跄?，采用灑水養(yǎng)護(hù)。為防止因干縮、溫差等因素出現(xiàn)開(kāi)裂，在澆筑完成后12h 內(nèi)即以麻布覆蓋養(yǎng)護(hù)，并在其上覆蓋塑料薄膜。

2 水化熱溫度監(jiān)測(cè)

2.1 規(guī)范中水化熱控制要求

該槽型梁符合規(guī)范GB50496—2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)大體積混凝土定義中的斷面尺寸要求，同時(shí)滿足美國(guó)混凝土規(guī)范ACI116R—2000\"CementandConcreteTerminology\"中對(duì)大體積混凝土的定性要求，所以有必要在混凝土澆筑過(guò)程中對(duì)水化熱進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而制定相應(yīng)的溫控措施，確保施工質(zhì)量。

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是中東地區(qū)通行的項(xiàng)目執(zhí)行規(guī)范，ACI通用規(guī)范對(duì)大體積混凝土的溫控指標(biāo)做了如下規(guī)定：

1）混凝土的溫升值不應(yīng)超過(guò)年平均環(huán)境溫度以上 11‰ 。據(jù)資料，該地區(qū)年環(huán)境溫度平均值為33^°C ，即該大體積混凝土澆筑后內(nèi)部溫升值不應(yīng)超過(guò) 44^°C ：

2）混凝土內(nèi)外溫差不宜大于 25^°C 。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50496—2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》中的溫控指標(biāo)如下：

1）混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不宜大于 50% ：

2）混凝土澆筑體里表溫差不宜大于 25^°C 5

3）混凝土澆筑體降溫速率不宜大于 2.0^qC/d

大體積混凝土的防裂指標(biāo)可按式下兩式進(jìn)行判斷：

σ_z?f_tk（t）/K

σ_x?f_tk（t）/K

式中： σ_z 因混凝土澆筑體里表溫差產(chǎn)生的自約束拉應(yīng)力; 因綜合降溫差，在外約束條件下產(chǎn)生的拉應(yīng)力;f_tk（t） ——混凝土齡期為 t 時(shí)的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;K ——防裂安全系數(shù)，取1.15。

2.2 試驗(yàn)方案和測(cè)點(diǎn)布置

遵照GB/T51028—2015《大體積混凝土溫度測(cè)控技術(shù)規(guī)范》中溫度測(cè)試元件的布置原則，本次試驗(yàn)中溫度測(cè)點(diǎn)的布置如圖2所示。溫度監(jiān)測(cè)采用電阻型溫度傳感器和自動(dòng)數(shù)據(jù)采集儀。溫度元件綁扎于既定位置的鋼筋上。其中，支座截面左右兩腹板的中部各設(shè)有7個(gè)測(cè)點(diǎn)（從左至右編號(hào)遞增）；跨中截面左右兩腹板上部、中部和下部各設(shè)有5個(gè)、3個(gè)和3個(gè)測(cè)點(diǎn)（從左至右編號(hào)遞增）；底板橋梁中心線以及距離橋梁中心線 3m 處的位置各設(shè)有5個(gè)測(cè)點(diǎn)（從下至上編號(hào)遞增），共51個(gè)測(cè)點(diǎn)（規(guī)定：#1＼～#5所在位置為測(cè)位1;#6＼～#10為測(cè)位 2;#16～ #18為測(cè)位 3;#22～#24 為測(cè)位 4;#28～#32 為測(cè)位5；#38～#44 為測(cè)位6）。溫度元件綁扎于既定位置的鋼筋上，并做相應(yīng)的防護(hù)措施，圖3為試件綁扎情況及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況。分別記錄自底板澆筑開(kāi)始后9d和腹板澆筑后9d內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，每小時(shí)采集儀自動(dòng)記錄一次數(shù)據(jù)。

混凝土實(shí)測(cè)入模溫度平均值為 37^°C ，圖4為施工過(guò)程中的實(shí)測(cè)環(huán)境溫度變化曲線。為避免實(shí)測(cè)環(huán)境溫度受混凝土澆筑過(guò)程散熱的影響、方便通信線纜的走線，將環(huán)境溫度測(cè)點(diǎn)置于自動(dòng)數(shù)據(jù)采集儀處。

2.3 有限元分析模型

利用Midas/Civil軟件建立了槽型梁有限元實(shí)體模型，用于研究槽型梁混凝土水化熱的溫度效應(yīng)和溫度應(yīng)力，并與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)形成對(duì)比?？紤]到實(shí)體單元數(shù)量較大，為了提高計(jì)算效率，按照對(duì)稱性原則建立了該槽型梁四分之一模型，如圖5（a）所示。該模型共有節(jié)點(diǎn)94234個(gè)，實(shí)體單元85425個(gè)。將有限元模型分為底板和腹板兩個(gè)結(jié)構(gòu)組，以模擬前后兩個(gè)澆筑階段如圖5（b）和圖5（c）所示。C55混凝土容重取 25kN/m³ ，泊松比為0.2，熱傳導(dǎo)率取1.14kJ/（N?[c]） 。底板澆筑階段，混凝土底面及側(cè)面由木模板包圍，上表面覆蓋土工布進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；腹板澆筑階段情況類似。

當(dāng)混凝土表面有模板或保溫層時(shí)，可用模板或保溫層的傳熱系數(shù) β 來(lái)等效對(duì)流換熱系數(shù)，按下式計(jì)算：

式中： β_q —空氣層的傳熱系數(shù)，取 23W/（m²?K） ：

δ_i ——各保溫層材料厚度；

λ_i ——各保溫層材料導(dǎo)熱系數(shù)。

該槽型梁各個(gè)側(cè)面均設(shè)有 2cm 厚的木模板，底板及腹板澆筑結(jié)束后，均在上表面鋪一層厚度為4cm 的麻袋，起保溫及養(yǎng)護(hù)作用。其中，木模板導(dǎo)熱系數(shù)為 0.23W/（m?K） ，麻袋的導(dǎo)熱系數(shù)為0.12W/（m?K） ，則兩者的傳熱系數(shù) β₁、β₂ 分別為：

3溫度場(chǎng)結(jié)果分析

3.1 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1.1 測(cè)點(diǎn)溫度時(shí)間歷程實(shí)測(cè)結(jié)果

因該槽型梁在關(guān)于跨中和橋梁中心線呈對(duì)稱分布，遂只展示左半幅橋上測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)結(jié)果（如圖6所示）。可以看出：1）總體上，各測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)溫度變化曲線呈現(xiàn)出快速升溫、快速降溫，最后趨于大氣溫度的變化情況。內(nèi)層測(cè)點(diǎn)的溫度整體高于外層測(cè)點(diǎn)，且在后期，外層測(cè)點(diǎn)數(shù)值隨大氣溫度波動(dòng)更為明顯。2）各測(cè)位測(cè)點(diǎn)的溫度最大值主要出現(xiàn)在第20～32h 之間，之后溫度逐漸降低并趨于環(huán)境溫度。3）位于測(cè)位5的 #30 測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)了最高溫度，最大值為 65.2‰ ，出現(xiàn)在澆筑后的第 30h 4） 測(cè)位5的混凝土整體溫度高于其他測(cè)位，且高于橫橋向厚度同為 1.5m 的測(cè)位6。可能的原因是：從豎橋向看，測(cè)位6距離下部已降至室溫的混凝土表面僅 15cm 其位置實(shí)際上不在該截面第二次澆筑階段的中心位置；而測(cè)位5距離大氣表面為 50cm ，位于中心位置。測(cè)位5的位置更靠近豎橋向的厚度中心，因而整體溫度要高于測(cè)位6。5）靠近底板上緣的#5測(cè)點(diǎn)和#10 號(hào)測(cè)點(diǎn)受溫度影響較大，變化趨勢(shì)與環(huán)境溫度較為接近，考慮這兩個(gè)測(cè)點(diǎn)在混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)了移位的情況。6）底板兩測(cè)位關(guān)于厚度中心對(duì)稱分布的測(cè)點(diǎn)溫度變化曲線并未表現(xiàn)出嚴(yán)格一致的分布情況，可能是底板上下緣的熱對(duì)流邊界材料不同導(dǎo)致的。

3.1.2實(shí)測(cè)結(jié)果與溫控指標(biāo)對(duì)比

由圖6各測(cè)點(diǎn)的溫度時(shí)間歷程結(jié)果可明顯看出，各測(cè)點(diǎn)處混凝土的溫升值均不超過(guò)中、美規(guī)范中 44^°C 和 50^qC 的限制。

圖7展示了6個(gè)測(cè)位里表溫差的時(shí)程曲線?？梢钥闯觯?）總體上，在監(jiān)控時(shí)間段內(nèi)各測(cè)位的里表溫差均未超過(guò) 25^°C 的限值。里表溫差值有明顯的隨環(huán)境溫度波動(dòng)的情況，且與環(huán)境溫度變化情況成負(fù)相關(guān)。2）各測(cè)位的里表溫差最大值集中在水泥水化反應(yīng)最為劇烈的階段，而后逐漸降低到 10% 以內(nèi)。3）測(cè)位1及測(cè)位2的里表溫差數(shù)值整體最大，最大值分別為 20.5‰ 和 23.4°C 。

分別選取6個(gè)測(cè)位沿厚度方向上的中心和一個(gè)最外層測(cè)點(diǎn)，并計(jì)算這12個(gè)測(cè)點(diǎn)在達(dá)到溫度峰值后7d內(nèi)的日降溫速率，如表1所示。可以看出：1）各測(cè)點(diǎn)在達(dá)到溫度峰值后的前 4～5d ，日降溫速率超過(guò)了 2.0^qC/d 的限值。經(jīng)計(jì)算，以上12個(gè)測(cè)點(diǎn)達(dá)到溫度峰值時(shí)，與環(huán)境溫度差值的平均值為 23.4^°C ：達(dá)到最高溫度后降溫的7d時(shí)間內(nèi)，環(huán)境晝夜溫差的平均值為 16°C 。測(cè)點(diǎn)處混凝土與環(huán)境溫度差值大，加之環(huán)境晝夜溫差明顯，可能加速混凝土的降溫，造成測(cè)點(diǎn)日降溫速率超過(guò)限值。該階段混凝土存在開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)；第5＼～7d，日降溫速率滿足溫控標(biāo)準(zhǔn)。2）部分測(cè)點(diǎn)在降溫階段的后期出現(xiàn)了升溫的情況，原因是：該階段混凝土水化反應(yīng)已結(jié)束，混凝土溫度已降至環(huán)境溫度，可能出現(xiàn)隨環(huán)境溫度變化而升溫的情況。3）對(duì)于同一測(cè)位的測(cè)點(diǎn)而言，里層測(cè)點(diǎn)的降溫速率快于外層測(cè)點(diǎn)。

3.2 仿真結(jié)果分析

3.2.1 整體溫度分布

提取底板澆筑開(kāi)始后第 ^12h 第 36h 第 168h 的槽型梁水化熱溫度分布云圖（如圖8所示，并展示在溫度最高截面的縱剖面圖）。根據(jù)有限元模型的計(jì)算結(jié)果可知，在底板澆筑階段，該槽型梁混凝土的最高溫度可達(dá) 69.8‰ ，出現(xiàn)在澆筑后的第 36h. 對(duì)于該結(jié)構(gòu)而言，溫度最高值出現(xiàn)在梁端腹板厚度為 1.5m 的底板與腹板的交接處，該部分為底板澆筑階段截面厚度最大的區(qū)域，易產(chǎn)生較高的局部溫度。由縱剖面圖可知，結(jié)構(gòu)溫度由里至外逐步降低，最大溫度值出現(xiàn)在截面中心位置，表層溫度接近室溫。

同理，提取腹板澆筑開(kāi)始后第 12h 第 36h 第 168h 的槽型梁水化熱溫度分布云圖（如圖9所示）。由分析結(jié)果可知：在腹板澆筑階段，混凝土的最高溫度可達(dá) 72.6°C ，略高于底板澆筑階段的最高溫度，出現(xiàn)在澆筑后的第 36h 。溫度最大的區(qū)域出現(xiàn)在梁端腹板厚度為 1.5m 的部分，該部分為腹板澆筑階段截面厚度最大的位置，易產(chǎn)生較高的局部溫度。同時(shí)，在混凝土達(dá)到最高溫度之前，底板與腹板的溫度相差較為明顯，原因是：經(jīng)過(guò)10d的養(yǎng)護(hù)，底板混凝土水化反應(yīng)已基本結(jié)束，溫度已降至環(huán)境溫度。

3.2.2 溫度時(shí)間歷程仿真結(jié)果

根據(jù)2.2節(jié)中左半幅橋溫度測(cè)點(diǎn)的布置位置，在有限元模型中找到對(duì)應(yīng)點(diǎn)位的節(jié)點(diǎn)，并提取各節(jié)點(diǎn)的溫度時(shí)間歷程曲線，如圖10所示?？梢钥闯觯?）和實(shí)測(cè)結(jié)果類似，仿真結(jié)果各測(cè)點(diǎn)呈現(xiàn)出快速升溫、快速降溫，最終趨于環(huán)境溫度的變化趨勢(shì)。2）各測(cè)位內(nèi)層測(cè)點(diǎn)的達(dá)到的最高溫度高于外層測(cè)點(diǎn)。且最外層測(cè)點(diǎn)受環(huán)境溫度變化的影響更為顯著。3）各測(cè)點(diǎn)均在澆筑后 22～34h 內(nèi)達(dá)到溫度最高值。其中，位于測(cè)位5的#30測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)了溫度最高值，最高值為 70.2^°C ，出現(xiàn)在澆筑后的第 30h4， 腹板上關(guān)于厚度中心對(duì)稱的溫度測(cè)點(diǎn)，其溫度變化曲線基本一致，考慮為厚度方向的兩側(cè)均采用了木模板作為對(duì)流邊界，計(jì)算結(jié)果趨于一致；而關(guān)于底板厚度方向?qū)ΨQ分布的測(cè)點(diǎn)未表現(xiàn)出這一特點(diǎn)，這是由于上表面麻袋的傳熱系數(shù)大于下表面木模板的傳熱系數(shù)，保溫能力更強(qiáng)，從而導(dǎo)致上層測(cè)點(diǎn)的整體溫度高于下層測(cè)點(diǎn)。

3.2.3 仿真結(jié)果與溫控指標(biāo)對(duì)比

由圖10知，各測(cè)點(diǎn)處混凝土的溫升值均滿足中、美規(guī)范的限值。

同理，提取左半幅橋6個(gè)測(cè)位里表溫差的時(shí)程曲線（如圖11所示）?？梢钥闯觯?）各測(cè)位里表溫差仿真值均未超過(guò) 25^°C 的限值，受環(huán)境溫度影響較為明顯。2）各測(cè)位里表溫差在澆筑后第 40h 左右達(dá)到最大值，之后隨著水化反應(yīng)的結(jié)束而逐漸降低至 5°C 以內(nèi)，相較于實(shí)測(cè)結(jié)果，整體溫差偏低。3）在測(cè)位5出現(xiàn)了里表溫差的最大值，最大值為 16.9°C 出現(xiàn)在澆筑后的第 40h 。

表2為部分測(cè)點(diǎn)日降溫速率的仿真結(jié)果，可以看出：1）各測(cè)點(diǎn)在達(dá)到溫度峰值后的前5＼～6d，日降溫速率超過(guò)了 2.0^qC/d 的溫控標(biāo)準(zhǔn)，原因與實(shí)測(cè)結(jié)果類似。第7d，日降溫速率基本滿足溫控標(biāo)準(zhǔn)，混凝土存在因降溫速率過(guò)快而產(chǎn)生開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。2）日降溫速率的仿真結(jié)果同樣呈現(xiàn)出里層測(cè)點(diǎn)的降溫速率快于外層測(cè)點(diǎn)的特點(diǎn)。

3.3溫度場(chǎng)仿真與實(shí)測(cè)對(duì)比

因溫度測(cè)點(diǎn)布置較多，僅在各測(cè)位選取兩個(gè)測(cè)點(diǎn)（中心測(cè)點(diǎn)及一個(gè)最外層測(cè)點(diǎn)），將其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)圖12。由圖可知：1）各測(cè)點(diǎn)處混凝土實(shí)測(cè)值與仿真值的溫度變化情況均表現(xiàn)出快速升溫、快速降溫，最后趨于環(huán)境溫度的變化趨勢(shì)。2）各測(cè)點(diǎn)處混凝土溫度的仿真值與實(shí)測(cè)值平均溫差在 0.5～4.7⁹C 之間，仿真結(jié)果可信。3）對(duì)于中心測(cè)點(diǎn)而言，前5個(gè)測(cè)位仿真值整體略高于實(shí)測(cè)值，后三個(gè)測(cè)位仿真值略低于實(shí)測(cè)值；對(duì)于最外層測(cè)點(diǎn)，前3個(gè)測(cè)位仿真值整體略高于實(shí)測(cè)值，后三個(gè)測(cè)位仿真之略低于實(shí)測(cè)值。

表3為各測(cè)位中心測(cè)點(diǎn)在仿真和實(shí)測(cè)兩種情況下，該處混凝土達(dá)到的溫度最高值以及達(dá)到溫度最高值的時(shí)間?？梢钥闯?，兩類結(jié)果在中心測(cè)點(diǎn)處，混凝王最高溫度的差異在 5°C 以內(nèi)，出現(xiàn)最高溫度的時(shí)差在 ^4h 以內(nèi)，仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果擬合度高，可參考仿真結(jié)果預(yù)測(cè)混凝土水化反應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響。

4溫度應(yīng)力仿真結(jié)果

由仿真計(jì)算結(jié)果可得，在底板澆筑開(kāi)始后第 36h 結(jié)構(gòu)在梁端等截面部分的邊緣部分出現(xiàn)了最大拉應(yīng)力，如圖13（a）所示，最大值為 3.39MPa ；同時(shí)，在底板澆筑后的第 36h ，結(jié)構(gòu)在梁端等截面部分的上緣也出現(xiàn)了最大拉應(yīng)力，如圖13（b）所示，最大值為 3.42MPa 。兩個(gè)澆筑階段出現(xiàn)最大拉應(yīng)力的時(shí)間與出現(xiàn)溫度最高值的時(shí)間相同，且最大拉應(yīng)力所在區(qū)域均為混凝土溫度最高區(qū)域的外表面。該區(qū)域容易因內(nèi)外溫差過(guò)大而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，影響混凝土澆筑的質(zhì)量。

為研究澆筑混凝土在水化放熱及降溫階段，其溫度應(yīng)力是否存在超過(guò)抗拉強(qiáng)度的情況，選擇圖13（a）及圖13（b）中拉應(yīng)力最大值區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)（分別記為\"1\"號(hào)點(diǎn)和\"2\"號(hào)點(diǎn)），計(jì)算出自澆筑開(kāi)始后7日內(nèi)該點(diǎn)處混凝土的應(yīng)力變化曲線，并與混凝土的抗拉強(qiáng)度容許值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)圖14。

由圖14（a）可以看出，底板澆筑開(kāi)始后第38～44h ，出現(xiàn)了拉應(yīng)力超過(guò)該齡期混凝土容許拉應(yīng)力的情況，超出值在 0.3MPa 以內(nèi)；由圖14（b）可知，腹板澆筑開(kāi)始后的第 14～20h 以及第28＼～42h，也出現(xiàn)了此類情況，超出該齡期混凝土容許拉應(yīng)力的范圍在 0.88MPa 以內(nèi)。綜上，該槽型梁梁體混凝土在兩個(gè)澆筑階段均存在開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)在施工過(guò)程中采取相應(yīng)的溫控措施，以避免水泥水化反應(yīng)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的情況發(fā)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

以阿聯(lián)酉鐵路二期項(xiàng)目B標(biāo)段某跨度 48.5m 槽型梁為工程背景，利用數(shù)值仿真和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方式，研究該混凝土槽型梁自澆筑后9d時(shí)間內(nèi)水化熱溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律。結(jié)果表明：

1）自澆筑后，混凝土的溫度出現(xiàn)快速升溫、快速降溫，最后趨于環(huán)境溫度的變化規(guī)律

2）位于腹板跨中上翼緣的測(cè)位5為溫度最高區(qū)域，在其厚度中心的#30測(cè)點(diǎn)處，混凝土出現(xiàn)了溫度最大值，實(shí)測(cè)和仿真計(jì)算的溫度最大值分別為65.2⁶C 和 70.2°C ，均出現(xiàn)在澆筑后的第 30h ○

3）各測(cè)位處混凝土沿厚度方向的里表溫差均未超過(guò) 25^°C 的限值。但在達(dá)到溫度峰值后的降溫前期時(shí)段，混凝土的日降溫速率超過(guò)了 2.0^°C/d 的限值，可能是由沙漠地區(qū)晝夜溫差較大造成的。

4）對(duì)比實(shí)測(cè)與仿真結(jié)果，各測(cè)位中心測(cè)點(diǎn)的平均溫差在 0.5～4.7⁹C 之間，且溫度最高值出現(xiàn)的時(shí)間差在 0～4h 以內(nèi)，擬合結(jié)果較為理想，可利用仿真結(jié)果指導(dǎo)施工過(guò)程的開(kāi)展。

5）通過(guò)水化熱應(yīng)力場(chǎng)仿真結(jié)果可知，梁體存在溫度應(yīng)力大于同齡期混凝土抗拉強(qiáng)度的區(qū)域

綜合以上結(jié)論，盡管該槽型梁屬于開(kāi)口薄壁結(jié)構(gòu)，但由于某些局部位置混凝土澆筑量較大，混凝土水化反應(yīng)可能產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。針對(duì)以上情況，應(yīng)在施工過(guò)程中采取相應(yīng)的溫控措施，以保證施工質(zhì)量。

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（編輯：劉楊）