大体积承台混凝土水化热温度有限元分析与控制

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发布时间：2021-09-09

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大体积承台混凝土水化热温度有限元分析与控制
赵常煜
(中国铁建十二局集团有限公司，山西太原030024)
摘要：对某大桥承台混凝土施工期水化热温度进行有限元模拟分析，并现场监测混凝土水化热温度，有
限元模拟与现场监测的温度发展趋势和承台混凝土最高芯部温度吻合良好。有限元模拟是预测水化热
温度的有效工具，有限元模型边界条件、承台浇筑进度等与实际的差异是影响模拟精度的主要因素。研
究表明：降低混凝土入模温度，优化原材料配合比，布设冷却水管，良好的保温保湿措施等是水化热温度
控制的有效措施。采用计算、监测以及原材料控制，现场养护等综合技术措施，避免了大体积承台混凝
土施工期的温度裂缝。
关键词：大体积混凝土水化热温度有限元分析控制
中图分类号：U445．55 9 文献标识码：A DOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2012．09—14
某客运专线特大桥主桥为七跨一联混凝土连续
梁，桥跨布置为(48+5×80+48)ITI，采用悬臂浇筑法
施工。主河槽内有2 106 ～2 111 等6个主墩，桥墩承
台尺寸为13．6 In×15．2 In×4．0 nfl，一个承台约C30
混凝土827 1TI ，属于大体积混凝土。为保证承台大体
积混凝土的施工质量，对承台混凝土因水化热引起的
温度变化进行科学分析和有效的温度控制是十分必要
的。本文介绍针对该桥承台混凝土温度的有限元模
拟，现场监测及温控措施，为同类工程提供有益参考。
1 承台水化热有限元分析
1．1 有限元模型
采用结构分析软件MIDAS建立了大桥主墩桩基
承台的水化热分析有限元模型。将地基模拟为具有一
定比热和热传导率的结构，与承台一起参与水化热分
析，建模时周边地基土尺寸取为19．2 In×17．6 in×
4．0 ITI，模型中考虑了冷却水管，有限元模型见图1。
图1 承台水化热分析有限元模型
收稿日期：2012-02-21；修回日期：2012—05—31
作者简介：赵常煜(197O一)，男，山西晋中人，高级工程师。
1．2 相关计算参数
承台混凝土理论配合比见表1。根据相关技术资
料，计算了混凝土的热学性能指标包括导热系数A和
比热C。采用复合指数式水化热计算方法，估算混凝
土最大绝热温升为40℃ 。根据施工方案，承台混凝土
四周采用钢模板，顶面混凝土保温材料为30 mm厚棉
被和0．1 mm厚塑料布。保温材料导热系数见表2。
模型环境温度取为固定值18。I=，地基边界为固定温度
条件，温度值也取18℃ 。冷却水管内径0．048 In，水
流速度为0．6 m／s。
1．3 计算结果及分析
为了研究承台大体积混凝土内部和表面温度发
展，在有限元分析和现场测试中分别取1／4承台的顶
面、深2 m，深4 m处各8个测点进行研究。测点布置
如图2所示。
本文针对混凝土浇筑后的水化热温度场进行了有
限元模拟分析。取如图2所示每层测点温度的平均值
代表该层温度，则承台顶面、深2 m和深4 in位置处混
凝土温度随时间的发展曲线如图3所示。计算结果表