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连续刚构悬臂浇注箱梁底板施工降温裂缝简化分析  

2013-07-17 21:25:37|  分类: 砼降温开裂 |  标签: |举报 |字号 订阅

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连续刚构悬臂浇注箱梁底板施工降温裂缝简化分析

——《JTG D62——20049.3.6条》讨论

 

    [3]p24中讨论了填心空心墩——杯状空心墩的温度开列问题,提出了结构设计的建议。本文将讨论臂浇注箱梁底板施工降温裂缝的设计建议,在[4]p117中也讨论了这个问题,但是未给出该问题的设计建议,本文拟解决这个问题的构造设计。

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1.表面有热耗散板的定常热应力[1]p96

关于板内温度T从上下表面向外界的热传导方程如下,

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τ= T- TA 解答为
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 式中

TA——周围环境温度;

TB——混凝土的定常温度;

δ——混凝土板厚;

γ——混凝土的放热系数;

h=0~ ——混凝土相对放热系数[1]p24;绝热状态h=0混凝土表面温度等于环境温度h~

λt——混凝土的导热系数;

E——混凝土的弹性模量;

α——混凝土膨胀系数。

2.一边固定无限长散热板问题[1]p98                         

见图2,定常状态下,温度T与时间无关,T= TB;令τ= TB- TA,且y方向足够长可以得到,

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2  计算简图

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边界条件

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  满足边界条件的通解如下,                                 

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 代入(2)式,得到温度应力,

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3.连续刚构悬臂浇注箱梁底板问题

现场浇注箱梁节段在定常热环境下迅速硬化,温度应力σy固化在混凝土之中。随着温度下降,固化应力逐渐表现出来,使混凝土长生拉应力,一旦超过混凝土极限拉力强度,就会开裂。

最不利的极端情况是温度应力σy全额瞬时固化在达到设计强度的混凝土之中,没有随着混凝土逐渐硬化而逐伴随着渐降温的过程,也就是说弹性模量E在一个相当短暂的时间段内足额形成的。

实际上温度应力是分时段累积的,

由于悬臂浇注一个周期只有5~7天,忽略时间因素简化分析。

3.1.放热系数h=0

各个参数于下,

W=混凝土中水泥用量(kg/m3);

Qo=水泥水化热(kJ/kg);

ρ=混凝土密度(kg/m3);

c=0.88~1.05(kJ/kg.K)——C25~C55混凝土的比热[2]-p78

TB绝热混凝土最终温度:

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    TA=25°C环境温度;

T=TB- TA =37°C——混凝土硬化时定常温度与周围环境温度之差;

h=0——混凝土相对放热系数[1]p24

E=2×104MPa——低龄期混凝土的弹性模量;

α=10-5——混凝土膨胀系数。

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结论:

1JTG D62——20049.3.6条规定底板配筋率0.4%

2C50混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=2.65MPa,若配置HRR335钢筋fsk=335MPa7.4-2.65=4.75MPa拉应力需要配筋率是1.4%

3)极端状况,需要配置看拉钢筋配筋率约为规范值的1.4%/0.4%=3.5倍。

3.2.放热系数h0

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应力分布见图3。结论:

1)虽然x=b处应力σx=b=0,但是x=0仍然有σx=0=-αET。所以端部配筋率与3.1.相同;

2)只要散热条件较好,温度离开根部后衰减很快,说明发现的裂缝很短,很少超过50cm长。配筋长度可以短些,只要有节段长度的1/3或不大于1m就可以了,见图4。

(3)考虑到上下表面散热效果,当节段底板厚度小于100cm可只增加一层防缩钢筋网,当节段底板厚度小于50cm可不要另外增加防缩钢筋网。

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 3 节段底板温度应力分布图(b=3m)
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  节段底板温度收缩钢筋网布置图

参考文献

[1]竹内样一郎.热力学.科学出版社.1977.

[2]F.凯尔别克.太阳辐射对桥梁结构的影响.中国铁道出版社.1981.

[3]刘效尧.蔡健.刘晖.桥梁损伤诊断.人民交通出版社.2002.

[4]黄克超.连续刚构悬臂浇筑施工裂缝分析.青海交通科技.2010.增刊.

 

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