高鐵箱梁預(yù)制過(guò)程中的溫度控制研究.pdf

1、目前，我國(guó)高速鐵路建設(shè)進(jìn)行得如火如荼，高架橋梁結(jié)構(gòu)在高速鐵路建設(shè)中所占比例很高，一般線(xiàn)路中所占比例達(dá)70％～80％以上，所以橋梁工程的施工速度往往決定著一條線(xiàn)路的建設(shè)總工期，直接影響著工程項(xiàng)目的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益，而整孔簡(jiǎn)支箱梁預(yù)制工作在橋梁建設(shè)中所占工期最長(zhǎng)、投資最大，預(yù)制過(guò)程中，溫度控制的成效直接決定著箱梁的預(yù)制質(zhì)量及周期，所以箱梁預(yù)制過(guò)程中的溫度控制顯得十分重要?？s短箱梁預(yù)制周期、加強(qiáng)溫度控制，快速制梁、保證其耐久性，受到世界同行

2、的廣泛關(guān)注。
　　本文通過(guò)對(duì)高鐵箱梁預(yù)制過(guò)程中的溫度控制的研究，得出在保證簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)耐久性基礎(chǔ)上的快速預(yù)制施工工藝。本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果概括如下:
　　(1)為使高速鐵路簡(jiǎn)支箱梁預(yù)制周期得到有效壓縮，從簡(jiǎn)支箱梁混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程的升溫和降溫兩個(gè)階段出發(fā)，初步確定了簡(jiǎn)支箱梁混凝土的最佳蒸養(yǎng)時(shí)程，提出了在簡(jiǎn)支箱梁腹板中增設(shè)冷卻水管進(jìn)行梁體降溫的方法、在簡(jiǎn)支箱梁預(yù)應(yīng)力孔道中通入冷卻水進(jìn)行梁體降溫的方法、在簡(jiǎn)支箱梁內(nèi)腔中使用通風(fēng)機(jī)

3、進(jìn)行通風(fēng)降溫的方法及其他加速梁體降溫的方法等。并在簡(jiǎn)支箱梁預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了快速降溫試驗(yàn)，驗(yàn)證了該快速降溫措施的可行性。
　　(2)采用有限元軟件ANSYS對(duì)簡(jiǎn)支箱梁在自然養(yǎng)護(hù)狀態(tài)下、箱梁內(nèi)腔通風(fēng)措施下和預(yù)應(yīng)力孔道通冷卻水降溫措施下的溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明，在自然養(yǎng)護(hù)狀態(tài)下，箱梁混凝土的最高溫度高達(dá)66.52℃，箱梁內(nèi)外最大溫差高達(dá)25℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間高達(dá)98h。在預(yù)應(yīng)力孔道通水降溫措施中，循環(huán)水水溫等級(jí)宜為25℃～15℃，在該溫度下

4、，簡(jiǎn)支箱梁的最高溫度明顯降低，由自然養(yǎng)護(hù)時(shí)的66.52℃降至57.88℃，降溫速率明顯加快，增幅最大達(dá)60％，簡(jiǎn)支箱梁梁體內(nèi)外溫差明顯減小，溫差超過(guò)15℃的持續(xù)時(shí)間約由自然養(yǎng)護(hù)時(shí)的60h減少為9h。由此可見(jiàn)，預(yù)應(yīng)力孔道通冷卻水的降溫措施具有良好的效果。在通水降溫措施下，簡(jiǎn)支箱梁混凝土共需養(yǎng)護(hù)時(shí)間為60h。
　　(3)對(duì)簡(jiǎn)支箱梁在自然養(yǎng)護(hù)狀態(tài)和快速降溫措施下的溫度場(chǎng)進(jìn)行實(shí)測(cè)試驗(yàn)，得到了相應(yīng)條件下詳細(xì)數(shù)據(jù)。將仿真分析結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行

5、對(duì)比得出:仿真所得的溫度時(shí)程變化曲線(xiàn)與實(shí)測(cè)溫度時(shí)程變化曲線(xiàn)吻合較好，仿真所得的最高溫度、最高溫度的位置、最高溫度時(shí)刻、溫降速率等與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較為接近，誤差不超過(guò)5％。由此可得，論文中確定的熱物理參數(shù)及熱邊界條件較為合適，能夠反映實(shí)際情況，可以用來(lái)進(jìn)行下一步溫度場(chǎng)的仿真分析。
　　(4)在5個(gè)施工工地現(xiàn)場(chǎng)，將182個(gè)混凝土試件分別放置于采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的梁體的不同位置，與梁體混凝土進(jìn)行同步、同條件下的蒸汽養(yǎng)護(hù)，在預(yù)定時(shí)間將試件取出進(jìn)行強(qiáng)度

6、試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，并結(jié)合對(duì)大量已有實(shí)測(cè)資料的分析以及最高溫度對(duì)混凝土后期強(qiáng)度發(fā)展的影響的研究得出，簡(jiǎn)支箱梁混凝土的最高容許溫度限值可放寬至65℃。
　　(5)通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)支箱梁混凝土溫度應(yīng)力場(chǎng)的有限元分析，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)溫差裂縫的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及研究資料發(fā)現(xiàn)，在取最大溫差梯度安全系數(shù)為1.25的情況下，我國(guó)規(guī)范規(guī)定的15℃的溫差界限過(guò)于嚴(yán)格，推薦簡(jiǎn)支箱梁混凝土的極限溫差梯度取為20℃。
　　(6)針對(duì)簡(jiǎn)支箱梁混凝土的養(yǎng)護(hù)過(guò)程

7、，提出了滿(mǎn)足規(guī)范限值要求的夏季和冬季的養(yǎng)護(hù)工藝以及滿(mǎn)足本文推薦溫度指標(biāo)的夏季和冬季的養(yǎng)護(hù)工藝。簡(jiǎn)支箱梁目前在夏季自然養(yǎng)護(hù)以及現(xiàn)行的冬季蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，不僅養(yǎng)護(hù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而且混凝土的最高溫度以及內(nèi)外溫差等溫度指標(biāo)都嚴(yán)重超標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，本文提出了嚴(yán)格滿(mǎn)足規(guī)范限值要求的夏季和冬季的養(yǎng)護(hù)工藝，在該養(yǎng)護(hù)工藝下，簡(jiǎn)支箱梁混凝土夏季養(yǎng)護(hù)時(shí)間降為56h，冬季養(yǎng)護(hù)時(shí)間降為81h。并提出了滿(mǎn)足本文推薦溫度指標(biāo)的夏季和冬季的養(yǎng)護(hù)工藝，在該養(yǎng)護(hù)工藝下，簡(jiǎn)支箱