高鐵箱梁預(yù)制過程中的溫度控制研究.pdf

1、目前，我國高速鐵路建設(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路的建設(shè)總工期，直接影響著工程項目的社會效益及經(jīng)濟效益，而整孔簡支箱梁預(yù)制工作在橋梁建設(shè)中所占工期最長、投資最大，預(yù)制過程中，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)制過程中的溫度控制顯得十分重要?？s短箱梁預(yù)制周期、加強溫度控制，快速制梁、保證其耐久性，受到世界同行

2、的廣泛關(guān)注。
　　本文通過對高鐵箱梁預(yù)制過程中的溫度控制的研究，得出在保證簡支箱梁結(jié)構(gòu)耐久性基礎(chǔ)上的快速預(yù)制施工工藝。本文的主要研究內(nèi)容和成果概括如下:
　　(1)為使高速鐵路簡支箱梁預(yù)制周期得到有效壓縮，從簡支箱梁混凝土養(yǎng)護過程的升溫和降溫兩個階段出發(fā)，初步確定了簡支箱梁混凝土的最佳蒸養(yǎng)時程，提出了在簡支箱梁腹板中增設(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、在簡支箱梁內(nèi)腔中使用通風(fēng)機

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。并在簡支箱梁預(yù)制現(xiàn)場進(jìn)行了快速降溫試驗，驗證了該快速降溫措施的可行性。
　　(2)采用有限元軟件ANSYS對簡支箱梁在自然養(yǎng)護狀態(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進(jìn)行了計算，結(jié)果表明，在自然養(yǎng)護狀態(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)護時間高達(dá)98h。在預(yù)應(yīng)力孔道通水降溫措施中，循環(huán)水水溫等級宜為25℃～15℃，在該溫度下

4、，簡支箱梁的最高溫度明顯降低，由自然養(yǎng)護時的66.52℃降至57.88℃，降溫速率明顯加快，增幅最大達(dá)60％，簡支箱梁梁體內(nèi)外溫差明顯減小，溫差超過15℃的持續(xù)時間約由自然養(yǎng)護時的60h減少為9h。由此可見，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，簡支箱梁混凝土共需養(yǎng)護時間為60h。
　　(3)對簡支箱梁在自然養(yǎng)護狀態(tài)和快速降溫措施下的溫度場進(jìn)行實測試驗，得到了相應(yīng)條件下詳細(xì)數(shù)據(jù)。將仿真分析結(jié)果與實測結(jié)果進(jìn)行

5、對比得出:仿真所得的溫度時程變化曲線與實測溫度時程變化曲線吻合較好，仿真所得的最高溫度、最高溫度的位置、最高溫度時刻、溫降速率等與實測數(shù)據(jù)較為接近，誤差不超過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，能夠反映實際情況，可以用來進(jìn)行下一步溫度場的仿真分析。
　　(4)在5個施工工地現(xiàn)場，將182個混凝土試件分別放置于采用蒸汽養(yǎng)護的梁體的不同位置，與梁體混凝土進(jìn)行同步、同條件下的蒸汽養(yǎng)護，在預(yù)定時間將試件取出進(jìn)行強度

6、試驗。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析，并結(jié)合對大量已有實測資料的分析以及最高溫度對混凝土后期強度發(fā)展的影響的研究得出，簡支箱梁混凝土的最高容許溫度限值可放寬至65℃。
　　(5)通過對簡支箱梁混凝土溫度應(yīng)力場的有限元分析，并結(jié)合國內(nèi)外對溫差裂縫的現(xiàn)場實測及研究資料發(fā)現(xiàn)，在取最大溫差梯度安全系數(shù)為1.25的情況下，我國規(guī)范規(guī)定的15℃的溫差界限過于嚴(yán)格，推薦簡支箱梁混凝土的極限溫差梯度取為20℃。
　　(6)針對簡支箱梁混凝土的養(yǎng)護過程

7、，提出了滿足規(guī)范限值要求的夏季和冬季的養(yǎng)護工藝以及滿足本文推薦溫度指標(biāo)的夏季和冬季的養(yǎng)護工藝。簡支箱梁目前在夏季自然養(yǎng)護以及現(xiàn)行的冬季蒸汽養(yǎng)護過程中，不僅養(yǎng)護時間過長，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)格滿足規(guī)范限值要求的夏季和冬季的養(yǎng)護工藝，在該養(yǎng)護工藝下，簡支箱梁混凝土夏季養(yǎng)護時間降為56h，冬季養(yǎng)護時間降為81h。并提出了滿足本文推薦溫度指標(biāo)的夏季和冬季的養(yǎng)護工藝，在該養(yǎng)護工藝下，簡支箱