超長大體積混凝土澆筑體施工階段溫度應力與收縮應力的計算方法

超長大體積混凝土澆筑體施工階段溫度應力與收縮應力的計算方法1混凝土的絕熱溫升1.1水泥的水化熱可按下列公式計算：Q上Qttnt°（1.1-1tntrrrtoo（1.1-207/Q3/Q73（1.1-3式中Q一齡期t時的累積水化熱（kj/k）tQ°—水泥水化熱總量（kJ/k）t—齡期（t）n一常數(shù)，隨水泥品種、比表面積等因素不同而異1.2膠凝材料水化熱總量應在水泥、摻合料、外加劑用量確定后根據(jù)實際配合比通過實驗得出。當無實驗數(shù)據(jù)時，可按下式計算：QkQ°（1.2）式中Q一膠凝材料水化熱總量（kj/kg）一不同摻量摻合料水化熱調(diào)整系數(shù)1.3當現(xiàn)場采用粉煤灰與礦渣粉雙摻時，不同摻量摻合料水化熱調(diào)整系數(shù)可按下式計算：kkk1（1.3）12式中k一粉煤灰摻量對應的水化熱調(diào)整系數(shù)可按表1.3取值1k一礦渣粉摻量對應的水化熱調(diào)整系數(shù)可按表1.3取值2表1.3不同摻量摻合料水化熱調(diào)整系數(shù)摻量010%20%30%40%粉煤灰10.960.950.930.82（k1）礦渣粉110.930.920.84（匕）注：表中摻量為摻合料占總膠凝材料的百分比1.4混凝土的絕熱溫升值可按下式計算：、WQ T(t)(1e )mtC,、(1.4)式中Tt一齡期為t時，混凝土的絕熱升溫(C)一每立方米混凝土的膠凝材料用量(kg/m3)一混凝土比熱容，可取(0.92一1.0(kJ/kgC)一混凝土的質(zhì)量密度，可取(24~25)(kg/m3)m一與水泥品種、澆筑溫度等有關的系數(shù)，可取(0.3~0.)d-1t一齡期(d)2混凝土收縮值的當量溫度2.1混凝土收縮的相對變形量可按下式計算：?。。.?(1e MMMMyy12311(2. 1)式中①一齡期為t時，混凝土收縮引起的相對變形值 y0 —在標準試驗狀態(tài)下混凝土最終收縮的相對變形值，取3.24x1-0MMM一混凝土收縮值不同條件影響修正系數(shù)12112.2混凝土收縮相對變形值的當量溫度可按下式計算：叩t/y式中Ty①一齡期為t時，混凝土收縮當量溫度;一混凝土的線性膨脹系數(shù)，取1.0*1-(5。

y可按表2.1取值(2.2)混凝土的彈性模量3.1混凝土的彈性模量可按下式計算：E(t)E1e)0t(3.1)式中E(t)—混凝土齡期為t時彈性模量(N/mm2)；E一混凝土彈性模量,可取標準條件下養(yǎng)護28d的彈性模量可按表3.1采用;0一系數(shù)，應根據(jù)所用混凝土試驗確定，當無試驗數(shù)據(jù)時，可取0.09一混凝土摻合料對彈性模量的修正系數(shù)，取值應以現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)為準，在施工準備階段和現(xiàn)場無試驗數(shù)據(jù)時，可按式3.2計算。表3.1混凝土在標準條件下養(yǎng)護齡期為28d時的彈性模量混凝土強度等級 混凝土彈性模量(N/mm2)C25 2.80x14012（3.2）式中1一混凝土中粉煤灰摻量對應的彈性模量修正系數(shù)，可按表3.2取值一混凝土中礦渣粉摻量對應的彈性模量修正系數(shù)，可按表3.2取值2表2.1混凝土收縮值不同條件影響修正系數(shù)環(huán)境EF減水泥細水養(yǎng)護時相對水泥品種MMMMMMrM―SS-M水1度(2膠比膠漿4間(d)濕度EF35678劑/kg)量(%)(%)CC礦渣水泥1.2531.0.30.85201.11.11251.2500.540.1.無低熱水泥1.1041.130.41.251.2021.11301.180.10.760.050.85有普通水泥1.51.350.51.21301.4531.09401.100.21.0.100.76—火山灰水泥1.61.680.61.42351.7541.07501.0.31.030.150.68—抗硫酸鹽水泥0.78————402.1051.04600.880.41.200.200.61———————452.5571.700.770.51.310.250.55———————503.03100.96800.700.61.4014一————————1800.93900.540.71.43注：為水力半徑的倒數(shù)，構件截面周長()與截面積()之比，(cm-1)。LFrL/F2EFS/EF為廣義配筋率，為鋼筋、混凝土的彈性模量(N/mm)為鋼筋、混凝土的截面積(mm。S CC

粉煤礦渣M灰摻M粉摻M9量10量11(%)(%)1.01.01.1.30200.86201.01—300.89301.02—400.90401.05——————————摻量粉煤灰礦渣粉

表3.2不同摻量摻合料修正系數(shù)020%30%40%10.990.980.9611.021.031.04溫升估算4.1澆筑體內(nèi)部溫度場和應力場計算可采用有限單元法或一維差分法。4.2有限單元法可使用成熟的商用有限元計算程序或自編的經(jīng)過驗證的有限元程序。采用一維差分法，可將混凝土沿厚度分許多有限段x(n),時間分許多有限段t(h)。相鄰三層的編號為n、n1、n1，在第k時間里，三層的溫度七^、七及七，經(jīng)過t時間后，中間層的溫度T可按差分法求得下式：n,k1TTT2a——T(2a——1)T(4.2)n1,kn1,kn,k12X2n,kX2n,k式中a—混凝土的熱擴散率，取0.35m2/h—第n層內(nèi)部熱源在k時段釋放熱量所產(chǎn)生的溫升。T[n,k4.3混凝土內(nèi)部熱源在t和t時刻之間釋放熱量所產(chǎn)生的溫升，可按下式計算：12TT(emtemt)(43)124.4在混凝土與相應位置接觸面上釋放熱量所產(chǎn)生的溫升可取T/2。溫差計算5.1混凝土澆筑體的里表溫差可按下式計算:T1(t)Tm(t)WE)式中T(t)一齡期為t時，混凝土澆筑塊體的里表溫差(C)；1Tm(t)一齡期為t時，混凝土澆筑塊體的最高溫度，可通過溫度場計算或?qū)崪y求得(C)；Tb(t)—齡期為t時，混凝土澆筑塊體的表層溫度，可通過溫度場計算或?qū)崪y求得(C)。5.2混凝土澆筑體的綜合降溫差可按下式計算：T(t)14T(t)T(t)T(t)T(t)T(t)26mbmdmy(5w2)式中T(t)一齡期為t時，混凝土澆筑塊體在降溫過程中的綜合降溫(C);2Tbm(t)、Tdm(t)—混凝土澆筑塊體中部達到最高溫度時，其塊體上、下表層的溫度(C);Ty(t)一齡期為t時，混凝土收縮當量溫度(C);(t)一齡期為t時，混凝土澆筑體預計的穩(wěn)定溫度或最終穩(wěn)定溫度，可取計算齡期t時的日平均溫度w或當?shù)啬昶骄鶞囟?。0。溫度應力計算6.1自約束拉應力的計算可按下式計算：(t)-nT(t)E*H(t,)(6.1)ziiji1式中(t)一齡期為t時，因混凝土澆筑體里表溫差產(chǎn)生自約束拉應力的累計值(MPa);T(t)-齡期為t時，在第i計算區(qū)段混凝土澆筑塊體里表溫差增量(。0ziiE(t)第i計算區(qū)段，齡期為t時，混凝土的彈性模量i-(N/mm)—混凝土的線膨脹系數(shù)；H(t,)—在齡期為時，在第i計算區(qū)段產(chǎn)生的約束應力延續(xù)至t時的松弛系數(shù)，可按表6.1取值。i表6.1混凝土的松弛H(t，)系數(shù)25d10d20dtHt,tHt,tHt,tHt,2.1.05.1.010.1.020.1.02.250.4265.250.51010.250.55120.250.5922.500.3425.500.44310.500.49920.500.5492.750.3045.750.41310.750.47620.750.5343.0.2786.0.38311.0.45721.0.5214.0.2257.0.29612.0.39222.0.4735.0.1998.0.26214.0.30625.0.36710.0.18710.0.22818.0.25130.0.30120.0.18620.0.21520.0.23840.0.25330.0.18630.0.20830.0.21450.0.2520.1860.20.2100.2516.2混凝土澆筑體里表溫差的增量可按下式計算：T(t)T(t)T(tj)(6.2)1i11式中j—為第i計算區(qū)段步長(d);6.3在施工準備階段，最大自約束應力也可按下式計算：E(t)TH(t,)zmax1maxi(6.3)式中max—最大自約束應力(MPa);一混凝土澆筑后可能出現(xiàn)的最大里表溫差(°C)1maxE(t)—與最大表里溫差T相對應齡期t時，混凝土的彈性模量(N/mm)1max.(t,)一在齡期為t時，在第i計算區(qū)段產(chǎn)生的約束應力延續(xù)至t時的松馳系數(shù)，按表6.1取值。6.4外約束拉應力可按下式計算：x12iiii

(t)—nT(t)E(t)H(t,)R(t)(6.4)i1式中油)—齡期為t時，因綜合降溫差，在外約束條件下產(chǎn)生的拉應力(MPa);T2.(t)-齡期為t時，在第i計算區(qū)段內(nèi)，混凝土澆筑塊體綜合降溫差的增量(。0一混凝土的泊松比，0.15R.(t)-齡期為t時，在第i計算區(qū)段，外約束的約束系數(shù)。6.5混凝土澆筑體綜合降溫差的增量可按下式計算：氣。)T2(tj)T2(t)(6.5)6.6混凝土外約束的約束系數(shù)可按下式計算：1——R(t)1 (6.6)iLch.x—一VHE(t)2式中L—混凝土澆筑體長度(mm)；—混凝土澆筑體厚度，該厚度為澆筑塊體實際厚度與保溫層換算混凝土虛擬厚度之和(mm);—外約束介質(zhì)地基或老混凝土)的水平變形剛度(N/mm)可按表6.6取值。x表6.6不同外約束介質(zhì)的水平變形剛度取值(1AN/mm)外約束介軟粘土砂質(zhì)粘土硬粘土風化巖、低強度等C10級以上配筋混凝土質(zhì)級素混凝土C1~33~66106011150x控制溫度裂縫的條件7.1混凝土抗拉強度可按下式計算：f tf1erttktk(7.1)式中ftkt—混凝土齡期為t時的抗拉強度標準值(N/mm；f—混凝土抗拉強度標準值(N/mm)tk一系數(shù)，應根據(jù)所用混凝土試驗確定，當無試驗數(shù)據(jù)時，可取3.07.2混凝土防裂性能可按下列公式進行判斷:f(t)K(7.2-1)tk-f（t）