超長大體積混凝土澆筑體施工階段溫度應(yīng)力與收縮應(yīng)力的計(jì)算方法

QoQo=7Q13/Q73i.i-3)超長大體積混凝土澆筑體施工階段溫度應(yīng)力與收縮應(yīng)力的計(jì)算方法1混凝土的絕熱溫升水泥的水化熱可按下列公式計(jì)算：1Q二Qttn+t0 （l.i-i）n+i.i-2)Qi.i-2)0式中Qt—齡期t時(shí)的累積水化熱（kJ/kg）Qo—水泥水化熱總量（kJ/kg）t—齡期（t）n—常數(shù)，隨水泥品種、比表面積等因素不同而異膠凝材料水化熱總量應(yīng)在水泥、摻合料、外加劑用量確定后根據(jù)實(shí)際配合比通過實(shí)驗(yàn)得出。當(dāng)無實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可按下式計(jì)算：Q=kQ（1.2）o式中Q—膠凝材料水化熱總量（kJ/kg）k—不同摻量摻合料水化熱調(diào)整系數(shù)當(dāng)現(xiàn)場采用粉煤灰與礦渣粉雙摻時(shí)，不同摻量摻合料水化熱調(diào)整系數(shù)可按下式計(jì)算：k=k+k—1（1.3）12式中k—粉煤灰摻量對應(yīng)的水化熱調(diào)整系數(shù)可按表1.3取值1k—礦渣粉摻量對應(yīng)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（k］）10.960.950.930.82礦渣粉（k2）110.930.920.84注：表中摻量為摻合料占總膠凝材料的百分比混凝土的絕熱溫升值可按下式計(jì)算：WQT(t)二W—e-mt)C卩 (1.4)式中TC)—齡期為t時(shí)，混凝土的絕熱升溫(口)W—每立方米混凝土的膠凝材料用量(kg/m3)C—混凝土比熱容，可取(0.92?1.0)(kJ/kg?口)P—混凝土的質(zhì)量密度，可取(2400?2500)(kg/m3)m—與水泥品種、澆筑溫度等有關(guān)的系數(shù)，可取(0.3?0.5)d-1t—齡期(d)混凝土收縮值的當(dāng)量溫度混凝土收縮的相對變形量可按下式計(jì)算：s(t)=so(]-e-)-0i)xMxMxM…Myy12311(2.1)式中s(t)—齡期為t時(shí)，混凝土收縮引起的相對變形值ys0—在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)狀態(tài)下混凝土最終收縮的相對變形值，取3.24x10-4yMM…M—混凝土收縮值不同條件影響修正系數(shù)，可按表2.1取值1211混凝土收縮相對變形值的當(dāng)量溫度可按下式計(jì)算:T(t)=s(t》ayy(2.2)式中Ty(t)—齡期為t時(shí)，混凝土收縮當(dāng)量溫度；?—混凝土的線性膨脹系數(shù)，取1.0x10-5?；炷恋膹椥阅Ａ炕炷恋膹椥阅Ａ靠砂聪率接?jì)算:E(t)=0E(1一e-申)0 (3.1)式中E(t)—混凝土齡期為t時(shí)彈性模量(N/mm2)；E0—混凝土彈性模量,可取標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d的彈性模量，可按表3.1采用；9—系數(shù)，應(yīng)根據(jù)所用混凝土試驗(yàn)確定，當(dāng)無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可取0.09；0—混凝土摻合料對彈性模量的修正系數(shù)，取值應(yīng)以現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，在施工準(zhǔn)備階段和現(xiàn)場無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可按式3.2計(jì)算。表3.1混凝土在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)齡期為28d時(shí)的彈性模量混凝土強(qiáng)度等級混凝土彈性模量(N/mm2)C252.80x104

C303.00x104C353.15x104C403.25x1043.2摻合料修正系數(shù)可按下式計(jì)算：卩二卩二卩1?卩23.2)式中0—混凝土中粉煤灰摻量對應(yīng)的彈性模量修正系數(shù)，可按表3.2取值102—混凝土中礦渣粉摻量對應(yīng)的彈性模量修正系數(shù)，可按表3.2取值表2.1混凝土收縮值不同條件影響修正系數(shù)水泥品種礦渣水泥1.25低熱水泥1.10普通水泥1.00火山灰水泥1.00抗硫酸鹽水泥0.78水泥

細(xì)度

(就

/kg)3004005006001.001.131.351.680.30.40.50.60.851.001.211.42膠

漿

量

(%)20253035401.001.201.451.752.10養(yǎng)護(hù)時(shí)間(d)1.111.111.091.071.04環(huán)境

相對

濕度

(%)2530405060M1.251.181.101.000.880.10.20.30.40.540.761.001.031.200.000.050.100.150.201.000.850.760.680.61452.55503.031014~1801.000.960.937080900.770.700.540.50.60.71.311.401.430.250.55水泥品種礦渣水泥1.25低熱水泥1.10普通水泥1.00火山灰水泥1.00抗硫酸鹽水泥0.78水泥

細(xì)度

(就

/kg)3004005006001.001.131.351.680.30.40.50.60.851.001.211.42膠

漿

量

(%)20253035401.001.201.451.752.10養(yǎng)護(hù)時(shí)間(d)1.111.111.091.071.04環(huán)境

相對

濕度

(%)2530405060M1.251.181.101.000.880.10.20.30.40.540.761.001.031.200.000.050.100.150.201.000.850.760.680.61452.55503.031014~1801.000.960.937080900.770.700.540.50.60.71.311.401.430.250.55注：1r為水力半徑的倒數(shù)，構(gòu)件截面周長(L)與截面積(F)之比，丫L/F(cm-1。EsFs「EcFc為廣義配筋率，為鋼筋、混凝土的彈性模量(N/mm2),為鋼筋、混凝土的截面積(mm2)。粉煤灰(礦渣粉)摻量指粉煤灰(礦渣粉)摻和料重量占凝膠材料總重的百分?jǐn)?shù)。表3.2不同摻量摻合料修正系數(shù)摻量020%30%40%粉煤灰10.990.980.96礦渣粉11.021.031.04溫升估算澆筑體內(nèi)部溫度場和應(yīng)力場計(jì)算可采用有限單元法或一維差分法。有限單元法可使用成熟的商用有限元計(jì)算程序或自編的經(jīng)過驗(yàn)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Ax(m),時(shí)間分許多有限段At(h)。相鄰三層的編號為n、n-1、n+1，在第k時(shí)間里，三層的溫度T、T及T，經(jīng)過Atn-1,k n,k n+1,k時(shí)間后，中間層的溫度T；1，可按差分法求得下式：n,k+1T+T At AtT=n-1,k n+1,kx2a —T(2a—1)+AT (4.2)n,k+1 2 Ax2 n,k Ax2 n,k式中a—混凝土的熱擴(kuò)散率，取0.0035m2/h；AT—第n層內(nèi)部熱源在k時(shí)段釋放熱量所產(chǎn)生的溫升。n,k4.3混凝土內(nèi)部熱源在t和t時(shí)刻之間釋放熱量所產(chǎn)生的溫升，可按下式計(jì)算：12AT=T(e-mt1-e-mt2)(4.3)max 4.34?4在混凝土與相應(yīng)位置接觸面上釋放熱量所產(chǎn)生的溫升可取AT2。溫差計(jì)算混凝土澆筑體的里表溫差可按下式計(jì)算：AT1(t)=T(t)-T(t)( )1mb (5.1)式中AT(t)—齡期為t時(shí)，混凝土澆筑塊體的里表溫差(口)；1T(t)—齡期為t時(shí)，混凝土澆筑塊體的最高溫度，可通過溫度場計(jì)算或?qū)崪y求得(口)；mT(t)—齡期為t時(shí)，混凝土澆筑塊體的表層溫度，可通過溫度場計(jì)算或?qū)崪y求得(口)。b混凝土澆筑體的綜合降溫差可按下式計(jì)算：AT(t)=1\AT(t)+T(t)+T(t)1+T(t)—T(t)5.2；2 65.2；式中AT(t)—齡期為t時(shí)，混凝土澆筑塊體在降溫過程中的綜合降溫(口)；2T(t)、T(t)—混凝土澆筑塊體中部達(dá)到最高溫度時(shí)，其塊體上、下表層的溫度(口；bm dmT(t)—齡期為t時(shí)，混凝土收縮當(dāng)量溫度(口)；yT(t)—齡期為t時(shí)，混凝土澆筑體預(yù)計(jì)的穩(wěn)定溫度或最終穩(wěn)定溫度，可取計(jì)算w齡期t時(shí)的日平均溫度或當(dāng)?shù)啬昶骄鶞囟?口)。溫度應(yīng)力計(jì)算自約束拉應(yīng)力的計(jì)算可按下式計(jì)算：CXy-ng(t) xXAT(t)xE(t)xH(t,T) (6.1)z2 1i iii=1式中g(shù)(t)—齡期為t時(shí)，因混凝土澆筑體里表溫差產(chǎn)生自約束拉應(yīng)力的累計(jì)值(MPa);zAT(t)—齡期為t時(shí)，在第i計(jì)算區(qū)段混凝土澆筑塊體里表溫差增量(口)；1iEi(t)—第i計(jì)算區(qū)段，齡期為t時(shí)，混凝土的彈性模量(N/mm2)；X—混凝土的線膨脹系數(shù)；H(t,t)—在齡期為工時(shí)，在第i計(jì)算區(qū)段產(chǎn)生的約束應(yīng)力延續(xù)至t時(shí)的松弛系數(shù)，i可按表6.1取值。表6.1混凝土的松弛H(t,t)系數(shù)T=2t=5dT=10dt=20dtHC,T)tHC,T)tHC,T)tHC,T)2.001.0005.001.00010.001.00020.001.0002.250.4265.250.51010.250.55120.250.5922.500.3425.500.44310.500.49920.500.5492.750.3045.750.41310.750.47620.750.5343.000.2786.000.38311.000.45721.000.5214.000.2257.000.29612.000.39222.000.4735.000.1998.000.26214.000.30625.000.36710.000.18710.000.22818.000.25130.000.30120.000.18620.000.21520.000.23840.000.25330.000.18630.000.20830.000.21450.000.252g0.186g0.200g0.210g0.2516.2混凝土澆筑體里表溫差的增量可按下式計(jì)算：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"AT(t)=AT(t)-AT(t-j) (6.2)1i 1 1式中j—為第i計(jì)算區(qū)段步長(d);在施工準(zhǔn)備階段，最大自約束應(yīng)力也可按下式計(jì)算：X\o"CurrentDocument"g=—XE(t)xAT xH(t,T) (6.3)zmax2 1maxi式中g(shù) —最大自約束應(yīng)力(MPa)；max人彳陰乂一混凝土澆筑后可能出現(xiàn)的最大里表溫差(□)；E(t)—與最大表里溫差A(yù)T 相對應(yīng)齡期t時(shí)，混凝土的彈性模量(N/mm2)；1max

H(t,T)—在齡期為t時(shí)，在第i計(jì)算區(qū)段產(chǎn)生的約束應(yīng)力延續(xù)至t時(shí)的松馳系數(shù),i按表6.1取值。外約束拉應(yīng)力可按下式計(jì)算：◎(t)=x(X◎(t)=x(6.4)YAT(t)xE(t)xH(t,T)xR(t)(6.4)1—Q 2i i i ii=1式中◎—齡期為t時(shí)，因綜合降溫差，在外約束條件下產(chǎn)生的拉應(yīng)力(MPa)；x(t)AT(t)—齡期為t時(shí)，在第i計(jì)算區(qū)段內(nèi)，混凝土澆筑塊體綜合降溫差的增量(口)；2iQ—混凝土的泊松比，取0.15；R(t)—齡期為t時(shí)，在第i計(jì)算區(qū)段，外約束的約束系數(shù)。i混凝土澆筑體綜合降溫差的增量可按下式計(jì)算：AT(t)=AT(t—j)—AT(t) (6.5)2i 2 2混凝土外約束的約束系數(shù)可按下式計(jì)算：R(t)=1—i(6.6)1R(t)=1—i(6.6)h(l]艸HE(t)2丿式中L—混凝土澆筑體長度(mm)；H—混凝土澆筑體厚度，該厚度為澆筑塊體實(shí)際厚度與保溫層換算混凝土虛擬厚度之和(mm)；C—外約束介質(zhì)(地基或老混凝土)的水平變形剛度(N/mm3)，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(10-2N/mm3)外約束介質(zhì)軟粘土砂質(zhì)粘土硬粘土風(fēng)化巖、低強(qiáng)度等級素混凝土C10級以上配筋混凝土Cx1~33~66~1060?100100?150控制溫度裂縫的條件混凝土抗拉強(qiáng)度可按下式計(jì)算：ftkC)=ftk'-e-J (7.1)式中/C)—混凝土齡期為t時(shí)的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2)；tk/—混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm?)；tk丫一系數(shù)，應(yīng)根據(jù)所用混凝土試驗(yàn)確定，當(dāng)無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可取3.0o混凝土防裂性能可按下列