潘晓勇
(中铁十八局集团二公司 河北唐山 063000)
摘要：针对拱座根底超大体积混凝土浇筑，工前计算了温度应力 并进展了裂缝出现可能性分析 对浇筑方法和养护方法提出了相应意见。 1、案例简介
某客运专线特大跨度钢管拱桥，主跨416m，拱座根底为台阶状大体积混凝土，尺寸为48m×32m×24m，横桥宽度到达48m，纵向长32m，高24m，根底沿侧面边缘单层配筋，分层浇筑，根底沿纵向中心设变形缝一道，高度9m。工前进展裂缝控制计算。
T2-T1:为混凝土温度差，取30℃ α:混凝土线膨胀系数1×10−5
3、自约束裂缝控制计算 由于混凝土内部温差〔中心与外表部位〕导致混凝土收缩时，各质点之间的相互约束，外表产生拉应力，内部产生压应力，称为自约束应力。
设：一次浇筑厚度为3m，混凝土等级为C30，3d时内部
2、混凝土温度变形值计算 与边缘部位温差为 17℃，求 △L=L×（T2-T1)×α (1) =48×30×1.0×10−5 =
式中：L为构造物长取48m
不考虑徐变松驰影响由内部温差产生的拉应力及压应力。 σt=⋅σc=⋅
33
12
Et⋅α⋅△T11−νEt⋅α⋅△T11−ν
(2) (3)
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式中：σt、σc为混凝土拉应力、有抗压强度的6%~12%[1],国
压应力。
内学者提出的经历数值是
Et：混凝土的弹性模量N/mm2。 5%~10%,混凝土设计原理教E3=Ec⋅(1−e−0.09t) 〔4〕 材提出的两者之间的平均值=3×104⋅(1−e−0.27)
=×104N/mm2
换算关系为：
0.55
μft=0.395μfcu (5)
α：混凝土膨胀系数1⋅10−5。
μft:混凝土轴心抗拉强度平均值
△T1：混凝土中心与边缘温差，μfcu:混凝土立方体抗压强度均值
边缘部位一般取外表下0.5~1m范围内，非混凝土外表。 ν：混凝土泊松比，取0.15。
3d时，混凝土轴心抗压强度值μfcu为12.4MPa(试验报告数据)，代入公式(5)中计算3d轴心抗拉强度值为 μft=0.395×12.40.55 =>
因此3d时，混凝土内部温差
将上式参数代入〔2〕、〔3〕式中得： σt=
σc=，故内部温差引起的拉应
力及压应力分别为0.95MPa、产生自约束拉应力小于同期0.47MPa。
大体积混凝土中，为计算早期裂缝，一般地抗拉强度采用的是轴心抗拉强度，而非劈裂抗拉强度。C30等级混凝土的轴心抗拉强度一般只
混凝土轴心抗拉强度，可以有效控制外表温度裂缝产生。 关于公式(5)，[1]提出了另外一个经过试验拟合的公式为：
0.51μft=0.407μfcu 〔6〕
按此式计算结果：
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μft=0.407×12.40.51
此结果与公式〔5〕结果1.58MPa相比，相差约7%，说明两个结果极为相近。 需要说明的是：在计算手册中，混凝土抗拉强度一般取
C30，使用P.O42.5水泥，内掺法Ⅱ级粉煤灰掺量为30%,水胶比为0.48，其他参数：
Ec=×104N/mm2；
Ty：混凝土收缩当量温差最大9℃； S(t)：考虑徐变的松驰系数取0.3； R：混凝土的外约约束系数，本
设计值，C30等级为1.43MPa，例中地基设20cm厚混凝土垫层，这个值小于按龄期计算的混凝土抗拉强度。 4、外约束裂缝控制计算 外约束指混凝土降温时趋于大气温度过程中产生收缩变形，这种变形受到边界条件的限制，进而产生的温度应力，它是引起混凝土贯穿性开裂的主因。而各进段内部的非均匀降温差那么是内约束应力的主因，也是产生外表裂缝的主要原因。 本例：大体积混凝土每浇筑层厚度为3m，混凝土等级为
前端设8根桩基，综合取0.5；
νc
混凝土入模温度：20℃ 当地平均气温：19℃
养护期间月平均最低气温：13℃
求可能产生的最大温度收缩应力及露天养护期间〔15d〕可能产生温度收缩应力及抗裂平安度。 解：
1)混凝土绝热温升
mc×Qc
F
Tt~∞= =
c×ρ50
244×4851040.96×2410
+
50
+
=53.2℃ (7)
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T15=53.2×(1−e−0.362×15) = 52.97℃ (8) 2)混凝土的收缩变形值
−b⋅t
εy(t)=ε0)×M1⋯Mn y⋅(1−e
Ty(15)=
εy(t)α
(10)
=
0.433×10−41.0×10−5
=4.3℃ 4)混凝土15d弹性模量 Et=Ec×(1−e−0.09t) (11) =3×104×(1−e−1.35) =×104 N/mm2 5)混凝土的综合最大温差 2
∆T=T0+Tt+Ty(t)−Th
3 =20+×53.2+9−19
32
〔9〕式
εy(t):非标准状态下收缩变形值
-4
ε0y:×10
e:
t:计算龄期
M1～Mn:非标条件修正系数，对应本例各种条件及环境特点，查计算手册，计有10项。 M1=1.0； M2=1.35；M3=1.0； M4=1.21；M5=1.0；M6=0.93； M7=0.88；M8=0.76；M9=1.0； M10=0.98〔配筋率近于0〕。 将上式代入〔9〕式中得：
εy(15)=3.24⋅10−4⋅(1−e−0.15)×1×1.3×1×1.21×1×0.93×0.88×0.76×1×0.98=×10−4
=45.5℃
6)根底混凝土最大降温收缩应力
E t⋅α⋅∆T
σ=−⋅S(t)⋅R
1−ν =−
2.22⋅104⋅1⋅10−5⋅45.5
1−0.15
⋅0.3⋅0.5
= MPa
7)露天养护15d时降温收缩应力 2
∆T=T0+Tt+Ty(t)−Th
3 =20+×52.97+4.3−13
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=46.6℃ σ=−
E t⋅α⋅∆T1−ν
3)混凝土15d收缩当量温差
⋅S(t)⋅R=MPa
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5、结论
由计算可知，最大温降及15d露天养护期产生的温度应力分别为MPa、MPa；C30等级混凝土设计抗拉强度为1.43MPa、抗拉强度标准值为2.20MPa，由于温降引起的拉应力均超过了抗拉强度设计值，小于抗拉强度标准值，也〕，保证系数为
2.21.83
试件不同龄期抗拉强度试验，依靠收集的数据进展工后分台阶温降计算，以求得相对较准确的温度应力，并改善作业条件，标准作业行为，杜绝人为偏差出现。
=
1.20>1.15,说明此条件下控制混凝土外表裂缝还是有保证的，但由于现场条件及经历系数取值影响，计算结果会有一定偏差，这就显得计算应力偏大，为保证万无一失，混凝土外表必须采取保温措施，使养护温度加大，减少综合温差，降低温度应力,尽量将应力值降至设计抗拉强度范围内。同时，施工期间加强温度监测及混凝土
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