石门特大桥承台热工计算15518修Word下载.docx
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3.4混凝土龄期为12d时7
3.4.1最大绝热温升7
3.4.2中心计算温度降温系数7
3.4.3表层温度7
3.4.4中心温度与表层温度温差7
3.4.5表层温度与外界大气温度温差7
3.4.6中心温度平均降温速度7
3.4.7表层温度平均降温速度7
3.5混凝土龄期为15d时7
3.5.1最大绝热温升7
3.5.2中心计算温度7
3.5.3表层温度7
3.5.4中心温度与表层温度温差7
3.5.5表层温度与外界大气温度温差8
3.5.6中心温度平均降温速度8
3.5.7表层温度平均降温速度8
4.循环冷却水8
4.1混凝土温度降低释放的热量8
4.2循环水带走的热量计算8
4.3循环管长度9
4.4循环冷却水管布置9
石门特大桥承台热工计算专项方案
1.工程概况
石门特大桥位于福建省福州市长乐县江田镇,途中以农田、果树为主,地质较软,地势较平坦。
桥位处水系发达,河流、水塘较多。
临近既有Y017乡道,交通较便利。
石门特大桥共有0#、15#、16#框架台、1~14、17~60号墩、平潭台共62个墩台组成,全桥共有62个承台,设计承台共有4.8m×
10.2m×
2.0m、5.6m×
2.0m、6.7m×
11.4m×
2.0m、9.0m×
12.3m×
3.0m、9.7m×
2.0m五种尺寸。
2.计算项目及参数
2.1计算项目
承台尺寸为12.3m*9.0m*3.0m,混凝土总量为332.1m³
。
承台混凝土浇筑完成后,覆盖保湿保温材料,控制温度裂缝和收缩裂缝,保证施工安全和质量。
2.2计算参数
承台尺寸:
12.3m*9.0m*3.0m。
承台混凝土标号:
C35。
散热管材料:
内径φ50钢管,壁厚3.0mm。
混凝土施工环境温度:
13℃至33℃。
混凝土配合比:
水泥:
284kg,砂:
721kg,碎石:
1082kg,减水剂:
3.95kg,水:
162kg
3.承台混凝土热工计算
混凝土入模温度控制在30℃以内。
如超过30℃,采取向拌合水中加冰的方法。
环境温度取33℃(按照最高施工环境温度)。
为了避免水泥水化热引起的温度应力导致裂缝,应在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜(保湿用)和阻燃草帘被(保温用)。
当混凝土表层与外界温差不大于20℃,底板混凝土中心与表层的温差不大于25℃,且平均降温速度小于1.5~2.0℃/d时才可拆除承台混凝土保温层。
分别取3d、6d、9d、12d、15d的龄期对承台大体积混凝土各项温度指标进行计算。
3.1混凝土龄期为3d时
3.1.1最大绝热温升
T(h)=mcQ(1-1/(e^mt))/Cρ
T(h)-混凝土最大绝热温升值(℃);
mc-混凝土中水泥(包括膨胀剂)用量(kg/m³
),水泥用量为284kg/m³
;
Q-水泥28d水化热(kJ/kg),取375(kJ/kg);
m-系数,随浇注温度改变,取0.406;
t-混凝土的龄期(d),t=3d;
C-混凝土的比热,取0.97[kJ/(kg.K)];
ρ-混凝土密度,取2400(kg/m³
);
e—为常数,取2.718。
T(h)=32.20℃
3.1.2混凝土中心计算温度
T1(t)=Tj+Th•§
(t)
式中T1(t)—t龄期混凝土中心计算温度(℃);
Tj—混凝土浇筑温度(℃),取30℃;
§
(t)—t龄期降温系数,根据厚度与龄期确定。
T1(3)=30+32.20×
0.71=52.86℃
3.1.3混凝土表层(表面下50~100mm处)温度
(1)保温材料厚度(保温材料为阻燃草帘被)
=0.5hλx(T2-Tq)kb/λ(Tmax-T2)
式中—保温材料厚度;
h—混凝土浇筑块体厚度;
λx—所选保温材料导热系数,取0.14(阻燃草帘被);
T2—混凝土表面温度(℃);
Tq—施工期大气平均温度,取33℃;
λ—混凝土导热系数;
取2.33[W/(m·
K)]
Tmax—计算得混凝土最高温度(℃);
计算时取T2-Tq=20℃,Tmax-T2=25℃
Kb—传热系数修正值。
保温层由易透风材料组成,在易透风材料上下各铺一层不易透风材料,因此Kb取1.3。
=0.094m。
因此在混凝土表面应覆盖2层阻燃草帘被(按1层阻燃草帘被50mm计算),才能符合底板混凝土保温层厚度要求。
(2)混凝土表面模板及保温层的传热系数
β=1/(/λ+1/βq)
式中β——混凝土表面模板及保温层等的传热系数〔W/(m2•K)〕;
—各保温材料厚度;
λx—各保温材料导热系数;
βq—空气层的传热系数,取23〔w/(m•K)〕。
β=1.40W/(m2•K)
(3)混凝土虚厚度
H’=kλ/β
式中h’—混凝土虚厚度;
k—折减系数,取2/3;
λ—混凝土导热系数。
h’=kλ/β=1.110m
(4)混凝土计算厚度
H=h+2h’
式中H—混凝土计算厚度;
h—混凝土实际厚度。
H=3.0+1.110×
2=5.22m
(5)混凝土表层温度
T2(3)=Tq+4*h’(H-h’)[T1(t)-Tq]/H2
式中T2(3)—3天龄期时混凝土表面温度(℃);
Tq—施工期大气平均温度,取33℃;
h’—混凝土虚厚度(m);
H—混凝土计算厚度(m);
T1(3)—混凝土中心温度(℃)。
T2(3)=46.30℃
3.1.4中心温度与表层温度温差
T1(3)-T2(3)=52.86℃-46.30℃=6.56℃<25℃
3.1.5表层温度与外界大气温度温差
T2(3)-Tq=46.30℃-33℃=13.30℃<20℃
3.2混凝土龄期为6d时
3.2.1最大绝热温升
T(h)=41.74℃
3.2.2中心计算温度
T1(6)=Tj+Th•§
(t)=30+0.7×
41.74=59.22℃
3.2.3表层温度
T2(6)=50.55℃
3.2.4中心温度与表层温度温差
T1(6)-T2(6)=59.22℃-50.55℃=8.67℃<25℃
3.2.5表层温度与外界大气温度温差
T2(6)-Tq=50.55℃-33℃=17.55℃<20℃
3.3混凝土龄期为9d时
3.3.1最大绝热温升
T(h)=44.56℃
3.3.2中心计算温度
T1(9)=Tj+Th•§
(t)=30+0.675×
44.56=60.08℃
3.3.3表层温度
T2(9)=51.13℃
3.3.4中心温度与表层温度温差
T1(9)-T2(9)=60.08℃-51.13℃=8.95℃<25℃
3.3.5表层温度与外界大气温度温差
T2(9)-Tq=51.13℃-33℃=18.13℃<20℃
3.4混凝土龄期为12d时
3.4.1最大绝热温升
T(h)=45.40℃
3.4.2中心计算温度降温系数
T1(12)=30+0.61×
45.40=57.69℃
3.4.3表层温度
T2(12)=49.54℃
3.4.4中心温度与表层温度温差
T1(12)-T2(12)=57.69℃-49.54℃=8.15℃<25℃
3.4.5表层温度与外界大气温度温差
T2(12)-Tq=49.54℃-33℃=16.54℃<20℃
3.4.6中心温度平均降温速度
(T1(9)-T1(12))/3=(60.08-57.69)/3=0.80℃/天
3.4.7表层温度平均降温速度
(T2(9)-T2(12))/3=(51.13-49.54)/3=0.53℃/天
3.5混凝土龄期为15d时
3.5.1最大绝热温升
T(h)=45.64℃
3.5.2中心计算温度
T1(15)=30+0.5×
45.64=52.82℃
3.5.3表层温度
T2(15)=46.27℃
3.5.4中心温度与表层温度温差
T1(15)-T2(15)=52.82℃-46.27℃=6.55℃<25℃
3.5.5表层温度与外界大气温度温差
T2(15)-Tq=46.27℃-33℃=13.27℃<20℃
3.5.6中心温度平均降温速度
(T1(12)-T1(15))/3=(57.69-52.82)/3=1.62℃/天
3.5.7表层温度平均降温速度
(T2(12)-T2(15))/3=(49.54-46.27)/3=1.09℃/天
因此,大体积混凝土在龄期达到9d后,混凝土开始降温,中心与表层温差小于25℃,且混凝土降温速度小于1.5℃~2℃/d,混凝土表面温度与大气温度差值小于20℃。
因此根据验算,从第12天起可拆除混凝土表面覆盖的草帘被,使自然冷却。
以上仅为理论计算值,实际拆除保温材料时间应由现场测温记录结果确定。
4.循环冷却水
4.1混凝土温度降低释放的热量
Q1=c1m1t1
Q1-混凝土释放的热量(kJ);
C1-混凝土的比热;
m1-混凝土的质量(kg);
t1-温度降低值。
Q1=0.97*332.1*2400*2=1546257.6kJ
4.2循环水带走的热量计算
Q2=c2m2t2
Q2-循环水带走的热量(kJ)
C2-水的比热,取4.187;
m2-循环水的质量(kg);
t2-温度升高值。
取5
Q1=Q2
m2=Q2/C2/t2=73859.93kg
4.3循环管长度
内径φ50钢管,壁厚3mm。
按照每天24小时,每小时循环10次计算,循环管长度
L=m2/(0.785*0.05*0.05*1000)/24/10=157m
安全系数1.3。
管路总长为204m。
4.4循环冷却水管布置
承台厚度为3.0m冷却水管分三层,设置1个循环水系统。
循环冷却水管采用内径φ50钢管,壁厚3.0mm。
每层中,管间距为1.0m,根据承台平面尺寸布置管道,每层总长度为68m。
层间距为0.8m,共计204m。
在混凝土养生过程中应根据冷却水进、出口温差监测情况,及时调整水温及水流量。
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