某超长结构桩筏承台大体积混凝土的温度计算与抗裂分析_林宝新
结构设计与研究应用
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某超长结构桩筏承台大体积混凝土的温度计算与抗裂分析
林宝新
$安徽建筑工业学院建筑设计研究院!安徽
!摘
要
合肥
+&)))!%
初期是指浇筑后的升温期#在此期间!由于
+
体积混凝土的温度计算与抗裂分析#论证了$%&补偿收缩混凝土无缝设计的可行性#为大体积混凝土结构温控方案的确定与指导施工提供了理论依据$
水化热使混凝土浇筑后!4&5温度急剧上升!内热外冷引起(自约束应力)!超过混凝土抗拉强度即引起初期裂缝#
+
!文献标识码
中期是指水化热降温期#当水化热温升达
!关键词
到峰值之后便逐渐下降!水化热散尽时结构物的温度接近于周围气温!在此期间结构物冷缩$另外还增加干缩%引起(外约束应力)!当超过混凝土抗拉强度便引起中期裂缝#
!
合肥#$%中央广场工程!总建筑面积!&!’(&)*+!是一幢集商业
---
+
气温之后即保持相对稳定!随季节温度和日温度而变化!如暴露在外面受到寒流袭击引起裂缝!混凝土干缩也会引起开裂!因其效果与降温引起的收缩变形相似!通常采用当量温度表示!并与温度变化共同考虑#这些称为后期裂缝#
针对不同的混凝土厚度和外界条件!早期&中期与后期裂缝产生的大小程度有所不同#对于厚度较薄的大面积混凝土!由于水化热能较快的通过混凝土上下表面很快散去!其早期和中期裂缝问题可弱化!后期裂缝为主要问题*但对于大体积混凝土!其早中期裂缝问题比较突出+
本工程超长超宽无一道永久缝且负二层地下室桩筏承台基础三方向尺寸均很大!水化热引起的温升较大!形成了大面积混凝土底板含大体积混凝土的复杂状况+因此裂缝&个活动期均为本文研究的关键问题!必须对底板进行温度和收缩引起的应力进行计算!且施工时!应按大体积混凝土慎重对待+
如图!#底盘平面尺寸为!!0
&
本工程地下室底板平面尺寸为!!0
2’2..*+!混凝土总用量为!+’+/(*&+基础底板标高为32
为泵送混凝土!采用,+
本工程基础采用人工挖孔桩基!桩端均嵌入中风化岩层!承台面标高32
公寓楼
&
&
$!%
式$!%中’/0
+
在固结过程中!混凝土常因温度下降引起开裂!裂缝出现过程基本上可分为&个活动期’
参照不同浇筑厚度大体积混凝土龄期绝热温升曲线图!混凝土浇捣施工时!散热影响系数!取)
安徽建筑!
!+!
结构设计与研究应用
,-./0
最高温升值!!#
,12.03423/14
则后浇带封闭后使用阶段最大综合温差$
!
土浇筑温度!&’$($!环境温度取$$)*$!混凝土内部最高温度值按
则混凝土内部最高温度!#$%’$(+,-.*’/*.*%$&混凝土内外温差$//.*0$$.*’,/.*%$&1$,$
根据’块体基础大体积混凝土施工技术规程(
表面温度的控制可通过材料热工系数计算!采取调整保温层的厚度来解决)
%
%!A
将底板直线总长度.’&&6.,:!底板均厚5’&O,>>!1%2#
’>.$/!及有关参数代入式%!#!得温度应力j$^’*.6LXYZ
k$^为&&6.,:长基础底板中心位置附近最大拉应力!则
公寓楼处衰减为lm$!取n’*)-!则公寓楼区域处温度收缩应力o$’pq$r’>.-s>.6L’>.,/XYZ
按照上述假定条件!本工程采用中国建研院tDY$>>>程序进行有限元计算复核!得后浇带封闭后该区域底板中心位置附近B向较大拉应力为>.,,XYZ!C向较大拉应力为
>.(,XYZ)此数值与上述计算u$值很接近)
综合考虑上述两种!可估算出收缩和温差引起的公寓楼部分基础底板的最大拉应力$
!.$7温度应力计算##$%
($%!#
#*1-23####=#
%!#
D’$)!69&)6-’&)$&1&)&,!!满足抗裂要求)
从上面温度0应力双控计算结果分析!降温和收缩产生的拉应力不会引起基础混凝土贯穿裂缝)在采取合适的混凝土浇筑方法及良好的构造措施的前提下!基础底板的裂缝问题能得到较好的解决)
式中!’
5分别为基础底板长边*厚度尺寸+4%为水平阻力系数!本工
程基础底板下为老粘土!取4%’*.*-89::)
!
()结束语
()&O上述分析是我们设计并指导该超长超宽与大体积混凝
土工程的理论依据)诚然!上述定量分析中的取值在试验研究中与多种因素有关!在实际施工中各参数有一定的离散性!因此从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两方面考虑!本工程的裂缝控制要求从原材料*设计*构造*施工等方面进行综合控制)
!.$.#7后浇带封闭前混凝土温度收缩应力;混凝土收缩变形值$(6
式中!(7为混凝土标准状态下的极限收缩!取值+)
则(6
()$OO计算模型中后浇带的设置!确保了早期收缩的充分释
放!并在一定条件下最大限度地削弱温度收缩应力)
ABCD补偿当量温差%!+
G混凝土最大综合温差%!
式中!!&为混凝土拌合物经运输至浇筑完成时的温度!取
()!O计算结果表明超长底板含大体积混凝土的拉应力以温
度应力为主!温度应力远大于收缩应力)
!&
浇带封闭期间平均气温!,
则%!’,-)*I&(./5$,J$(.*K$!.&’(-.LM
将分块浇捣混凝土最大长度.’(LN&*!::!桩筏基础底板厚5’$O$>>!’
(
!
()(O大体积混凝土温度计算为施工阶段温控方案的确定提
供了依据!为此本工程在进行技术*经济比较的前提下应优化温度控制方案!采取外保*内降或综合措施)
(),O在大体积混凝土施工前!必须进行温度和温度应力双
控计算!并预先采取相应的技术措施控制温度差值!控制裂缝的开展!做到心中有数!科学指导施工)
参考文献
1823’>.(>!及上述有关参数代入式%!#!得温度应力$!.$,P&>Q&>R(-.L
#&’
V*.(W#.!/XYZ
!
本工程负二层地下室气温$冬天取平均&>[!夏天取平均
(
K,
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&
&KS,%*.-/&T(LU&*9$#
#
&)王铁梦&66L
$)罗国强
工业出版社
工程结构裂缝控制xXy罗
刚
中国建筑工业出版社
中国建筑
建筑施工中结构问题xXy
&66L
合肥z3{中央广场工程咨询报告x|y
$-\!温差!]^&’&-_+根据有关资料!基础底板最终收缩量取$
使用阶段最大收缩变形值(6^’>
!)中国建研院$**#)#$
$d+在正常使用阶段!地下室底板因直接接触地基土!混凝土表
面始终处于湿润状态!BCD能保持微膨胀状态!BCD限制膨胀率取(;^’-e&>K,!BCD补偿当量温差!!
收稿日期$$**(0*#0#$
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安徽建筑!