大體積混凝土底板溫度和應力計算研究

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1、大體積混凝土底板溫度和應力計算研究通過大體積砼的溫度計算式，通過極值計算直接求得最高溫度及其出現(xiàn)的時間。利用熱傳導原理，將砼內(nèi)部和外表面的接觸熱阻按比例分配，求得砼的表面溫度，利用截面內(nèi)應力合力為零條件解算砼的拉應力。使得大體積砼的裂縫計算形成完整的程序，解決了當前實際應用的難題。關鍵詞：熱物理微分方程、接觸熱阻、溫差總應力、彈性模數(shù)比近年來大型公建工程的大量涌現(xiàn)，使得地下室底板大體積砼防止裂縫問題成了建筑技術中的熱門話題。大體積砼的溫度裂縫問題牽涉到三個互相聯(lián)系的問題：一是大體積混凝土施工過程中溫

2、度的分布與變化的問題；二是由內(nèi)部溫度不均勻引起的內(nèi)應力問題；最后是由于溫度應力是否超過砼的抗拉強度而出現(xiàn)的裂縫問題。只有將以上三個問題從理論上解決，才能解決整個計算，也才能滿足工程的實際應用。以上三個問題中，砼的溫度計算是最主要的，是引起裂縫的主要原因，只要能弄清大體積砼施工過程中溫度的分布情況，就可利用砼的線脹系數(shù)計算出內(nèi)應力。有了內(nèi)應力再從拉應力與砼抗拉強度相對照即可判斷出裂縫出現(xiàn)的可能性，也就解決了全部解算程序?，F(xiàn)以臨沂城建時代廣場工程底板砼做為實例，應用上述計算方法，并與實際測溫結(jié)果及裂縫觀

3、測結(jié)果相對照，說明本方法的效果。該工程為一大型公共建筑，結(jié)構(gòu)形式為大底盤四塔結(jié)構(gòu)，地下3層，地上25層，基礎部分外廓尺寸為123.50m*128.10m?；A底標高為-17.40m，底板混凝土強度等級為C35S8。底板由后澆帶分割為12塊，最厚處2.5m。處于各塔核心筒位置，之后周邊逐步減薄，厚度依次為1.8m、1.0m、0.8m四種厚度。本文以2.5m厚之A段進行計算和對照，其施工期為2003.6.26～2003.6.29。1.最高溫升值及其出現(xiàn)的時間：⑴給定和計算溫度計算式中的系數(shù)和常數(shù)。V—水

4、泥水化速度系數(shù)，以養(yǎng)護溫度52℃計，得V=0.0207h-1Ta—日平均氣溫30℃T0—入模養(yǎng)護初始溫度30℃u=K/cρ=4.75/(0.936×2400)=0.0021h-1C=30-30-A=49.25℃⑵最高溫升發(fā)生的時間基本是5天。⑶最高溫升值計算Tmax=49.25e-0.0021*123-49.25e-0.00207*123+30=49.25(0.7724-0.0784)+30=34.18+30=64.182.砼溫度應力的計算⑴混凝土表面溫度的計算：較大氣溫度高3.4℃⑵不計配筋對砼邊

5、緣的拉應力·C35混凝土在35℃溫度下的強度齡期曲線，礦渣硅酸鹽水泥混凝土，強度可達36%[3]，即12.6Mpa，其彈性模量E=2.05*104N/mm2，抗拉強度ft=0.8N/mm2[4]。·計算總溫差應力σ＝(Tc-T0)ΑE＝(64.18-33.4)×10-5℃×2.05X104＝6.31N/mm2·砼外援拉應力　　σt=2×6.31/3=4.21N/mm2⑶考慮配筋影響時，砼外緣拉應力·主要配筋Ф32-150，F(xiàn)s=804.3/150=5.362·鋼筋與砼彈性模數(shù)比n=2.0X105/2

6、.05X104=9.76·砼受拉區(qū)應力總合力·考慮配筋后，砼邊緣拉應力　　根據(jù)以上計算結(jié)果可以看出，該大體積砼還是有可能出現(xiàn)裂縫的，但是考慮到砼的實際養(yǎng)護溫度大于35度，且砼的配合比設計值較C35高，且“砼設計規(guī)范”的砼抗拉強度值存有一定的安全系數(shù)。因此按照此方案施工，采取了嚴格的養(yǎng)護措施，結(jié)果通過檢查并未發(fā)現(xiàn)裂縫，整個施工方案基本上是成功的。六、結(jié)論：1.根據(jù)熱物理方程計算大體積砼的溫度及應力與實際測溫結(jié)果基本上是一致的。這種方法給大體積砼施工質(zhì)量預測提供了有利的依據(jù)，可進一步改善工程管理的科學性

7、。2.大體積混凝土最主要的兩個問題，內(nèi)部溫升及其出現(xiàn)時間，可通過公式計算，即簡單又準確，便于編制施工方案時應用。3.熱物理方程計算溫度及溫差應力，仍然存在著一定誤差，其原因有三：一是基礎數(shù)據(jù)，如水泥發(fā)熱量，水化速度系數(shù)等；二是與自然因素有關的如大氣溫度Ta只能取日平均溫度，實際上每日內(nèi)溫度有高低；三是砼強度值和彈性模數(shù)與溫度齡期有關，計算數(shù)據(jù)也有偏差同樣會引起較大誤差，在進一步研究的基礎上，增加原始數(shù)據(jù)的準確性，將會使大體積砼施工的理論更具指導性。