• 承臺施工期冷卻管的影響因素分析

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    大體積混凝土常見于大壩 、大跨度橋梁和高層建筑等結構 ,由于其施工體積大 ,水泥水化過 程會產生大量的水化熱并在內部積聚,而混凝土本身是熱的不良導體 ,故內部熱量不易散發 ,導致混凝土內部溫度急劇上升 ;與此同時 ,混凝土表面通過與空氣對流 ,散熱較快 ,從 而使混凝土內外產生較大的溫差 。過大的內外溫差容易導致混凝土早期裂縫 ,影響結構的正常使用和安傘 。為此 ,實際的大體積混凝土工程 中需采取一些溫控措施 ,如水管冷卻。關于冷卻管 , 目前工程界對混凝土大壩 等巨型水工結構 的研 究很多 ,但是對橋梁工程中所使用的尺寸相對水丁結構要小很多的大體積混凝土研究很少,而且一般定性的多 ,定量的少。因此 ,本文以某特大懸索橋 的索塔承臺為例 ,研究冷卻水管作用下水管間距 、開始通水時間和管材分別變化時承臺的溫度場分布規律 ,并得出一些工程應用中可借鑒的結論 。

    在承臺澆筑時 ,墊層的各方面已經達到穩 定狀態 ,其初始 溫度與外界空氣 溫度相 同。由 于澆筑是在炎熱 的夏季 ,空氣溫度取為 35℃, 承 臺混 凝 土 澆 筑 溫度 略 高 于 空氣 溫 度 ,取 為 37cC。每層混凝土澆筑層底部均鋪設一條蛇形高 密聚乙烯水管 ,內徑 28mm,外徑 30turn,共 5層 , 在鉛直斷面上采用簡單的矩形布置 ,水管水平間距 1.5m,鉛直間距 lm,入 口水溫 35℃,通水速 率 0.5m/s。為了使冷卻效果更加均勻 ,5層水管 的入水 口隔層選用同一鉛直線上 的水管 口。通水 時 間選在承 臺澆筑完工后 的第 1d,即絕對時 間 的第 6d。另外 ,承臺澆筑時采用 2cm厚的木模板 , 其導熱系數為 0.2J/(m ·S·℃)。

    影響冷卻管效果的因素有很多 ,如水管間距 、開始通水時問 、管材 、通水速率 、管徑 、冷卻水入口水溫等,限于篇幅,本文僅對水管間距 、開始通水時間、管材三種參數對冷卻效果的影響加以分析。計算時 ,分別單獨改變水管問距 、 開始通水時間和管材 (其它參數均取本文工程概況中的數值 )進行瞬態分析 ,然后匯總每天結束 時刻各項計算結果并分析結果規律。
    綜合考慮施工技術和經濟因素 ,工程中常用 的水 管間距常在 1.5-3.0m范同之內,本 文分別 取 1.5m、2.0m、2.5m和 3.0m 四種 。 圖 4為水管間距對承臺溫度峰值的影響。由 該圖可見 ,水管間距越小 ,承臺溫度峰值越低 , 一 115 —特 種 結 構 2014年第 1期 峰值 到達的時間越早 。與無水管的情況相 比, 水管間距為 3.Om時溫度峰值降低 3.037℃,2.5m 時溫度峰值降低 3.944oC,2.Om時溫度峰值降低 5.242~C,1.5m時溫度峰值 降低5.810~C。說明水管間距越小 ,降溫效果越好 ,并且間距在 1.5~2.Om 時效果更加明顯 。

    開始通水時間越早 ,水管冷卻效果越好 ,實際工程中在保證施工正常進行的前提 下 ,可將通水時問適當提前 。

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