赵彦波滹沱河混凝土温升分析分析.docVIP

滹沱河倒虹吸工程Ⅱ标段管身混凝土温升与钢筋应力及混凝土应变关系分析 赵彦波1 郝 坤2 （1.水利部河北水利水电勘测设计研究院，天津 300250 ；2.中国水电十一局，河南 三门峡 050800） 摘要：在水利工程中，因水泥水化热不易散发而造成的混凝土温度的急剧升高，对混凝土结构产生不同程度的危害。本文通过对监测设施实测数据分析，找出管身段水泥水化热温升与钢筋应力及混凝土应变之间的关系，为进一步完善设计工作，确保工程的安全稳定，以及确定混凝土表面保护的重点部位提供理论依据。 关键词：水化热 钢筋应力 混凝土应变 1 工程简介 滹沱河倒虹吸工程位于河北省石家庄市正定县新村村北滹沱河上，是南水北调中线工程上的一座大型渠穿河交叉建筑物。滹沱河倒虹吸工程管身段由103个管节组成，管身采用3孔一联的钢筋混凝土箱形结构，单孔过水断面尺寸为6.0mx6.2m, 底板、顶板、边墙厚度为1.3m，中墙厚度为1.2m，管身单节长度20m，总宽度23.0m，总高度8.8m。南水北调中线京石段应急供水工程滹沱河倒虹吸工程Ⅱ标段施工项目主要包括：管身段55段（49#~103#管节）、出口闸室段、出口渐变段等。设计选择在管身段（99#水平管节、102#斜管节）、出口闸室段、出口渐变段布置了监测断面，对倒虹吸进行安全监测，仪器有应力应变监测的钢筋计、应变计、无应力计、土压力计等。现根据99#管节、102#管节监测成果找出水泥水化热温升与钢筋应力及混凝土应变之间的关系。观测时间为2005年5月至2005年11月30日。 2 观测频率 观测频率总的原则是由密到稀。按设计要求，观测仪器安装埋设后，第1~3天，3次/日；第4~7天，2次/日；第8~15天，1次/日；第15~30天，2次/周；之后1次/旬；对倒虹吸的沉降观测，每月进行2次。在监测初期，根据实际需要确定在仪器埋入混凝土后，每4个小时观测一次，直至混凝土达到最高温升，之后按照设计要求进行观测。 3 观测成果 3.1 温度观测成果分析 混凝土浇筑后，水泥水化产生水化热不宜散发，混凝土温度升高。以前的资料介绍混凝土在浇筑后3~5天温度达到最高，因本工程所选用的水泥颗粒较细，比表面积较大，混凝土的最高温升多发生在浇筑后的2~3天。在混凝土原材料不变的情况下，最高温升与气温、混凝土浇筑温度、结构物尺寸都有关系。不同部位的监测仪器温度监测成果统计见表1。 表1 混凝土浇筑温度、最高温升统计 部位 浇筑历时 气温(℃) 浇筑温度(℃) 最高温升(℃) 最高温升与浇筑温度之差 最高温升经历时间(h) 99#管节底板 2005-5-17~18 17~27 17.9~22.7 49.6 30.2 60 99#管节边墙 2005-5-24 20~33 23.9~24.9 52.7 28.1 48 99#管节顶板 2005-6-10~11 23~37 23.4~26.6 52.6 30.7 52.5 102#管节底板 2005-10-5~6 12~27 10.8~21.5 46.5 27.8 65 102#管节顶板 2005-10-31~11-1 8~20 9.8~17.6 36.9 23.6 62.5 平均 18.8 47.7 28.1 57.6 从统计表中看，不同部位的混凝土浇筑后最高温升在36.9~52.7℃不等，均发生在混凝土中间部位；受外界气温的影响，混凝土浇筑后水泥水化热使混凝土温度上升了23.6~30.7℃，外界气温越高，混凝土散热越慢，上升的温度越大；混凝土达到最高温升需要的时间为48~62.5h，即混凝土浇筑后2~3天。从观测数值的平均值来看，两个断面的仪器平均混凝土浇筑温度18.8℃，浇筑后混凝土最高温度平均上升28.1℃，达到最高温度平均历时57.6h。 3.2 物理量观测 3.2.1基准值确定 钢筋计、应变计、无应力计、测缝计的基准值都是在混凝土浇筑24h后在合格的数值中确定。 3.2.2钢筋应力、混凝土应变和自由应变观测成果分析 目前倒虹吸没有投入使用，处于空载状态，钢筋应力和混凝土应变的变化都是温度引起的。从钢筋应力、混凝土应变和温度的过程线看，温度过程线和钢筋应力、混凝土应变过程有很好很明显的相关性，温度下降，钢筋的压应力和混凝土的压应变增大，温度上升，钢筋的拉应力和混凝土的拉应变增大。埋设在各部位的30支钢筋计的实测最大、最小应力值经统计见表2。2005年11月21日倒虹吸的实测钢筋应力场示意图见图1。 表2 钢筋计应力及温度极值统计 部位、数量、统计指标 钢筋应力值（Mpa） 温度（℃） 应力与温度比值 管节 部位 数量 指标 最大 最小 变幅 最大 最小 变幅 99#管节 顶板 6ф32 最大 34.5 0 38.4 50.7 5.4