大桥锚碇温控方案.doc

？大桥大江桥？侧锚碇温度控制方案？有限公司目 录目 录一、工况概况11.1 桥梁结构简介11.2 ？侧锚碇结构简介11.3 ？侧锚碇施工方案简介2二、温度控制方案52.1 基本计算资料52.1.1 温度参数52.1.2 冷却水管布置52.1.3 混凝土热力学参数112.2 锚碇温度控制计算结果122.2.1 计算结果132.3 温控措施152.3.1严格控制入模温度152.3.2表面保温保湿养护162.3.3采用管冷降温措施172.3.4必要的构造措施18三、温度测点布置及监测193.1 锚碇温控测点布置193.2 温度监测频率及要求30附件131 一、工况概况1.1 桥梁结构简介？长江大桥工程起于（桩号K1+003.622），沿线跨？，跨越三江，跨沿江大道，止于二路（桩号K4+233.303），全长3229.681m，其中大江桥采用838m钢板结合梁悬索桥，三江桥采用主跨210m中央索面高低塔斜拉桥。？长江大桥采用双向六车道，设计车速60kmh，跨江段考虑行人通过。大江桥设两个3.75m大车道，四个3.5m小车道，吊索锚固区两侧各1.25m，吊索锚固区外侧各设2.0m人行道,桥面总宽31.5m；三江桥设两个3.75m大车道，四个3.5m小车道，机动车道外侧各设2.0m人行道，中央斜拉索锚固区4.0m，桥面总宽33.5m。？长江大桥桥式布置图见图1.1-1。图1.1-1 ？长江大桥布置图1.2 ？侧锚碇结构简介？侧锚碇设计采用重力式嵌岩锚，结构尺寸为46.6m52m33.37m，基础采用五级台阶，基础底面为标高+41.9m。锚碇结构包括锚体、散索鞍支墩、散索鞍座、锚固系统和锚室等。图1.2-1 ？侧锚碇布置图（单位：高程以m计，其余单位以cm计）1.3 ？侧锚碇施工方案简介锚碇大体积混凝土施工采取分节段、分层浇筑方案，通过优化混凝土配合比设计，使用粉煤灰作为外掺料，降低水泥用量，减少水化热量的产生；在混凝土内部设置冷却水管，利用循环水控制内外温差。施工过程中将使用电子测温元件及时跟踪内部、外表面温度变化情况，并根据内、外测温的数据记录，分析判断内外温差的变化趋势，及时调整循环水流量或对混凝土外表面采取覆盖措施。混凝土采用工地搅拌站自拌供应，两台地泵输送。各部位浇筑分节段、分层划分如下：1、锚碇基础竖直方向分为四层，第一层为一次浇注，第二层分两段浇注，第三层分两段浇注，第四层分三段浇注，共八次浇注完成。施工分层厚度同设计图层厚，各层间分段施工缝在竖向错开设置。基础混凝土为普通C30级，共21812m3，其中散索鞍支墩基础1048 m3。2、锚块上、下游侧分开浇筑，中间设2m宽后浇带；竖直方向分三层浇筑，第一、二层高度分别为5m，剩余高度部分为第三层。锚块上、下游侧混凝土为普通C30级，共16444m3；后浇带采用微膨胀C30级混凝土浇筑，699 m3。3、散索鞍支墩上、下游分开浇筑，竖直方向以标高62.21m为界面分成两层，上层混凝土为普通C40级，共894.4m3；下层为普通C30级，共1048.5m3。锚体混凝土分次浇筑表浇筑顺序号施工部位混凝土标号方量（m3）备注1基础第一层C302835.62-1基础第二层C301692.22-2C302052.33-1基础第三层C302447.63-2C302018.24-1基础第四层C303561.74-2C302594.94-3C303561.75-1锚块第一层C303078.55-2C303078.55-3锚块第二层C302931.55-4C302931.55-5锚块第三层C302201.15-6C302201.15-7锚块后浇带C30微膨胀6996-1散索鞍支墩第一层C30524.26-2C30524.26-3散索鞍支墩第二层C40447.26-4C40447.2二、温度控制方案二、温度控制方案2.1 基本计算资料2.1.1 温度参数预计？长江大桥？侧锚碇施工时间段为2013年8月到2013年12月，因此根据每浇筑块段相应月份的历史气温资料，取环境温度及入模温度如表4.2-1表4.2-1 环境温度及入模温度参数表计算模拟施工步骤混凝土部位环境温度入模温度预计浇筑及养护时间段循环通水时长1基础130288月下旬至9月上旬102基础2左25259月中、下旬103基础2右25259月下旬104基础3左252510月上旬105基础3右、基础4左202010月中旬106基础4右151510月下旬107基础4中151511月上旬108锚块1、支墩1151511月上、中旬109锚块2、支墩2151511月中旬1010锚块3101011月下旬1011锚块后浇带101012月初102.1.2 冷却水管布置锚碇为大体积混凝土，根据设计要求，需在其内设置冷却管及测温元件。架立骨架、冷却管、测温元件安装与钢筋安装同时进行。冷却管采用50钢管，架立骨架利用架立钢筋。冷却管安装时注意管道畅通、接头可靠，并进行通水检验；冷却管进出水口位置可根据施工布置作适当调整，冷却管与结构钢筋相碰时，冷却管位置可适当调整。锚碇冷却水管布置见图2.1-17。 图2.1-1 锚碇基础第一层冷却水管布置图（单位：cm）图2.1-2 锚碇基础第二层冷却水管布置图（单位：cm）图2.1-3 锚碇基础第三层冷却水管布置图（单位：cm）图2.1-4 锚碇基础第四层冷却水管布置图（单位：cm）图2.1-5 支墩冷却水管布置图（单位：cm）图2.1-6 锚块冷却水管布置图（单位：cm）2.1.3 混凝土热力学参数1）混凝土配合比计算时，弹性模量、强度、绝热温升以及混凝土配合比等参数都应该由施工单位通过严格的试验确定。当无试验资料时则根据规范及经验取值。根据施工单位提供的资料，计算混凝土配合比如下表2.2-1。表2.1-1 混凝土配合比序号强度等级配 合 比(kg/m3)备注水 泥粉煤灰水外加剂砂碎石1C302181461603.648071069锚碇2C40316691583.857431114支墩第二层2）水泥水化放热模拟热源函数按如下公式计算：F（t）=Qt*（1-e(-mt)）式中：Qt水泥水化热绝热温升；m计算时采用MIDAS CIVIL温度。以上参数取值按midas程序提供的经验参数取值。3) 混凝土物理、热学性能参数混凝土物理、热学性能参数选取见表2.1-2。表2.1-2 混凝土物理、热学性能参数混凝土部位强度等级泊松比线膨胀系数1/T比重kg/m3比热kJ/kN*T热传导率kJ/m*hr*T锚碇C300.2110-524089610.6支墩第二层C400.2110-524049610.64）混凝土收缩徐变收缩徐变参数按Midas/Civil中的中国规范取用，其中混凝土湿度取70。2.2 锚碇温度控制计算结果利用MIDAS CIVIL建立锚碇整体模型进行温控分析，计算模型网格划分见图2.2。图2.2 ？侧锚定有限元模型2.2.1 计算结果（1）温度场计算结果分析表2.2-1 温度场计算结果统计表序号浇筑块有冷却水管时无冷却水管时入模温度/环境温度最高温度到达时间 h最高温度到达时间 h1基础一58.54863.914430/282基础二（左）56.14864.7144253基础二（右）606463.9144254基础三（左）60.46464.5144255基础三（右）50.87258.2192206基础四（左）51.87259.6192207基础四（右）49.37256.2240158基础四（中）49.67255.6192159锚块第一层47.572551921510锚块第二层36.972503601511锚块第三层36.97247.22401012散鞍支墩第一层41.97253.91921513散鞍支墩第二层37.87259.72401514后浇带47.024010不布置冷却水管情况下混凝土内部最高温度比布置冷却水管时的最高温度要高，一般高410；混凝土内部最高温度随着入模温度的降低而降低，降低的幅度也比较接近；不布置冷却水管情况下混凝土内部达到最高温度的时间比布置冷却水管时要晚；入模温度越低，混凝土内部达到最高温的时间也越晚。因为混凝土内部最高温度的到达时间取决于混凝土水化热的生成速率和散热速率（冷却水管的内部散热和表面散热），当热生成速率=散热速率时温度达到最高；不布置冷却水管时散热速率慢，入模温度低时热生成速率慢，二者均导致最高温度出现时间延迟。通过以上比较不布置冷却水管和布置冷却水管情况下混凝土内部最高温的峰值与达到时间的对应关系，在大体积混凝土内部布置冷却水管可以缩短混凝土保温养护时间，降低保温养护难度。（2）应力场计算结果分析表2.2-2 应力场计算结果统计表序号浇筑块有冷却水管时无冷却水管时最大拉应力Mpa主要分布的部位最大拉应力Mpa主要分布的部位1基础一1.04棱角及表面2.87棱角及表面2基础二（左）1.17表面4.54表面3基础二（右）2.06与左块接头部位的表面处4.52与左块接头部位的表面处4基础三（左）2.48棱角及表面3.97棱角及表面5基础三（右）3.43与左块接头部位的表面处5.56与左块接头部位的表面处6基础四（左）3.61截面变化的凹角处5.54截面变化的凹角处7基础四（右）3,46截面变化的凹角处6.73截面变化的凹角处8基础四（中）4.22与左右块接头部位的表面处7.31与左右块接头部位的表面处9锚块第一层3.33棱角及表面5.60棱角及表面10锚块第二层2.76棱角及表面6.15棱角及表面11锚块第三层1.62棱角及表面3.38棱角及表面12散鞍支墩第一层2.60棱角及表面4.13棱角及表面13散鞍支墩第二层2.31棱角及表面6.48棱角及表面14后浇带9.91棱角及表面不布置冷却水管的情况下的温度应力普遍大于布置冷却水管时的温度应力，为其1.63倍。布置冷却水管及不布置冷却水管两种工况下混凝土拉应力的主要分布部位基本一致。基础二、三、四分块浇筑，在左右块交接处的表面部位拉应力较大，应采取必要的构造措施。2.3 温控措施2.3.1严格控制入模温度在混凝土配合比及传热边界条件一定的情况下，混凝土入模温度越高，其所能达到的最高温度也就越高，与此相应的温度变形和温度应力也就越大。此外，入模温度越高，混凝土水化反应速率越快，绝大部分水化热将在混凝土浇筑初期释放，对温控很不利。锚碇基础13层预计施工时间为8月至10月初，环境温度相对较高，因此应严格按照公路桥涵施工技术规范的要求，混凝土的入模温度不宜高于28。1）对砂、石等原材料采取防晒储存措施，砂、石料存储仓实行顶盖+侧面遮挡防晒措施；2）提前与水泥供应厂家联系，要求其采取措施将水泥入场温度控制在60以下；3）拌和用水可采用低温水，必要时可加冰；4）在混凝土拌合之前先测量水、水泥、骨料及掺合料的温度，根据经验公式估算拌合后混凝土的温度，如不能满足入模温度要求，应采取加冰拌合、对骨料预冷等措施进行试配，直到满足要求为止；5）对搅拌设备如配料斗、皮带运输机及搅拌机采取遮阳措施；6）对混凝土泵管表面采取麻袋覆盖包裹，并浇水降温、保湿；7）避免在高温时段浇筑混凝土。2.3.2表面保温保湿养护大体积混凝土的裂缝主要由温度应力和干缩应力产生，对混凝土表面进行保温保湿养护可以减小混凝土的内外温差，防止表面裂缝；防止外界气温骤降引起的危害结构安全的裂缝；有效减小干缩变形。1）混凝土浇筑完成后在锚碇各分块与空气接触的顶面及侧面覆盖塑料薄膜，以防止水分的蒸发和热量的散失；然后在采用麻袋、土工布或其它保温材料覆盖，以加强表面保温，控制里表温差和混凝土表面温度的变化幅度。2）温控指标要求混凝土内表温差不大于25，根据温度实测结果在采取保温保湿措施后混凝土表面温度应满足温控指标的要求；3）混凝土的强度发展与环境的温湿度密切相关，大体积混凝土采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时，其浇筑后的养护时间不得小于14d。4）锚碇基础4层及锚块、散索鞍支墩预计施工时间为10月至12月初，环境温度相对较低，且“寒潮”来临时，气温变化剧烈。以上各层在浇筑养护期应采取多层覆盖的方式加强表面混凝土的保温。保温层厚度的取值依据大体积混凝土施工规范附录C的经验方法，按照温控计算结果及实际情况（里表温差取20、表面与大气温差取10、传热系数修正值取2），当完全采用土工布做为保温材料、浇筑层厚为4m时，需要4cm厚的土工布。根据以往工程经验，也可以采取在两层土工布之间加电热毯的方式来保温。2.3.3采用管冷降温措施“内降外保”是大体积混凝土实施温度控制的基本原则，其目的是降低混凝土内部最高温度，减小基础温差和内外温差，同时也可根据施工需要灵活的将混凝土温度降低至指定的温度。1）水泵流量大小的调节。拟采用在进水口设置分水阀的方式控制水泵流量大小。2）冷却管水流量的大小、水温及通水时间的确定。根据温控指标的要求（进出水口的温差宜小于或等于10，且水温与内部混凝土的温差宜不大于20；混凝土浇筑里表温差不宜大于25；混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0/d；混凝土浇筑体的表面与大气温差不宜大于20；混凝土浇筑体最高温度值不宜大于60），由现场温度监测情况并结合数值计算来确定。3）冷却水循环系统的布置。循环水箱布置在各分块上,另在锚定山坡上有两个备用水箱，水管路均已连通。先用水泵将长江抽至水箱内，再用水泵将水抽至分流器，通过分流器将水压入锚碇分块各分支管内，冷却水在混凝土内循环，水温升高，并由出水口流出，最后将出水口流出的水引入现场蓄水箱内。水温可以根据温控指标的要求在一定范围内在进水口处通过混合冷热水进行调节，水流方向可以通过分流器上几组阀门的开合来转换，通水流量的大小可以通过阀门的开合程度及分流器的水压来调节。冷却水循环系统布置详见图2.3。2.3.4必要的构造措施1）基础2-4层分块浇筑，计算揭示在左右块交界区域表面易产生较大的拉应力。需在接头处采取必要的构造措施，如在分块接头区域设置一定数量的连接钢筋网片。2）基础4和锚块，计算揭示在边角区易应力集中，产生较大的拉应力。需加强保温保湿的养护措施，并在结构模拟计算所揭示的拉应力较大部位布设防裂网，以减少混凝土表面裂纹。图2.3 锚碇冷却水循环系统布置图三、温度测点布置及监测三、温度测点布置及监测3.1 锚碇温控测点布置本工程测点布置原则：1）根据？侧锚定对称性的特点，选取1/2结构作为主要测试区域，在另1/2区域布置关键测点；2）根据温度场的分布规律，对分层高度方向的温度测点间距作了适当调整；3）充分考虑温控指标的测评。按初步设计方案布设温度测点，基础用“B”表示，锚块用“M”表示，散索鞍支墩用“S”表示，后浇带用“HJ”表示，左右分别用“Z”和“Y”表示，顺桥向测点为Xn，横桥向测点Yn，中心测点为XYn-0。布置图见3.1-136。最终测点布置将根据施工方案结合计算结果作适当调整，另布置进出水口温度测点、环境温度测点等。图3.1-1 基础一温度测点立面布置图（单位：cm）图3.1-2 基础一第一层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-3 基础一第二层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-4 基础一第三层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-5 基础一第四层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-6 基础二温度测点立面布置图（单位：cm）图3.1-7 基础二第一层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-8 基础二第二层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-9 基础二第三层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-10 基础三温度测点立面布置图（单位：cm）图3.1-11 基础三第一层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-12 基础三第二层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-13 基础三第三层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-14 基础四温度测点立面布置图（单位：cm）图3.1-15 基础四第一层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-16 基础四第二层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-17 基础四第三层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-18 基础四第四层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-19 锚块温度测点立面布置图（单位：cm）图3.1-20 锚块第一层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-21 锚块第二层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-22 锚块第三层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-23 锚块第四层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-24 锚块第五层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-25 锚块第六层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-26 锚块第七层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-27 散索鞍支墩温度测点立面布置图（单位：cm）图3.1-28 散索鞍支墩第一层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-29 散索鞍支墩第二层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-30 散索鞍支墩第三层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-31 散索鞍支墩第四层温度测点平面布置图（单位：cm）图3.1-32 散索鞍支墩第五层温度测点平面布置图（单位：cm）3.2 温度监测频率及要求温度监测频率和要求如下：1）锚碇浇筑块温度场测量：混凝土入仓之前，应至少观测一次，检查仪器埋入后有无损坏，并观测仓内温度。89月浇筑块段，计算温度较高，温升较快，正式观测从仪器被埋入开始，前13天为升温阶段，每2小时测1次；第35天为快速降温阶段，每4小时测1次；第610天每12小时测1次，第1015天每24小时测1次。1012月浇筑块段，计算温度较低，温升较慢，正式观测从仪器被埋入开始，前15天为升温阶段，每4小时测1次；降温阶段，第610天每12小时测1次，第1015天每24小时测1次。根据温度场及应力场的预测计算结果，结合与监测结果的对比分析，确定终止测量的时间；2）大气温度测量：与混凝土温度同步观测；3）通水冷却过程温度测量与浇筑块温度场测量过程同步进行；4）特殊情况下，如寒潮期间，适当加密测量次数；5）在测温过程中如出现超过温控指标的情况，应及时分析原因并采取相应的措施；6）配备专职测温人员，按两班考虑。对测温人员进行培训和技术交底；测温人员要认真负责，按时按孔测温，不得遗漏或弄虚作假；测温记录要填写清楚、整洁，换班时要进行交底；7）每次观测完成后及时填写温度监测记录表。附件附件1大体积混凝土最高温度的大小决定了结构基础温差、里表温差和温度应力的大小，同时也决定了温控措施投入的多少和温控工作的难易程度，因此最高温度的大小是温控最为关心的问题。为简化计，方案中只列出了各浇筑块在达到最高温度时的温度场和应力场情况。（一）基础1 1）温度场计算结果图4.1.1-1 基础一布置冷却水管时的温度场（48h） 图4.1.1-2 基础一不布置冷却水管时的温度场（144 h）2）应力场计算结果图4.1.1-3 基础一布置冷却水管时的应力场（48 h）图4.1.1-4 基础一不布置冷却水管时的应力场（144 h）（二）基础2左块1）温度场计算结果图4.1.1-5 基础二（左）布置冷却水管时的温度场（48 h）图4.1.1-6 基础二（左）不布置冷却水管时的温度场（144 h）2）应力场计算结果图4.1.1-7 基础二（左）布置冷却水管时的应力场（48 h）图4.1.1-8 基础二（左）不布置冷却水管时的应力场（144 h）（三）基础2右块1）温度场计算结果图4.1.1-9 基础二（右）布置冷却水管时的温度场（ 64 h）图4.1.1-10 基础二（右）不布置冷却水管时的温度场（144 h）2）应力场计算结果图4.1.1-11 基础二（右）布置冷却水管时的应力场（ 64 h）图4.1.1-12 基础二（右）不布置冷却水管时的应力场（144 h）（四）基础3左块1）温度场计算结果图4.1.1-13 基础三（左）布置冷却水管时的温度场（64 h）图4.1.1-14 基础三（左）不布置冷却水管时的温度场（ 144 h）2）应力场计算结果图4.1.1-15 基础三（左）布置冷却水管时的应力场（64 h）图4.1.1-16 基础三（左）不布置冷却水管时的应力场（ 144 h）（五）基础3右块1）温度场计算结果图4.1.1-17 基础三（右）布置冷却水管时的温度场（72 h）图4.1.1-18 基础三（右）不布置冷却水管时的温度场（192 h）2）应力场计算结果图4.1.1-19 基础三（右）布置冷却水管时的应力场（72 h）图4.1.1-20 基础三（右）不布置冷却水管时的应力场（192h）（六）基础4左块1）温度场计算结果图4.1.1-21 基础四（左）布置冷却水管时的温度场（72 h）图4.1.1-22 基础四（左）不布置冷却水管时的温度场（192 h）2）应力场计算结果图4.1.1-23 基础四（左）布置冷却水管时的应力场（72 h）图4.1.1-24 基础四（左）不布置冷却水管时的应力场（192 h）（七）基础4右块1）温度场计算结果图4.1.1-25 基础四（右）布置冷却水管时的温度场（72 h）图4.1.1-26 基础四（右）不布置冷却水管时的温度场（240 h）2）应力场计算结果图4.1.1-27 基础四（右）布置冷却水管时的应力场（72 h）图4.1.1-28 基础四（右）不布置冷却水管时的应力场（240 h）（八）基础4中块1）温度场计算结果图4.1.1-29 基础四（中）布置冷却水管时的