高鐵箱梁預制過程中的溫度控制研究.pdf

1、目前，我國高速鐵路建設進行得如火如荼，高架橋梁結構在高速鐵路建設中所占比例很高，一般線路中所占比例達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總工期，直接影響著工程項目的社會效益及經濟效益，而整孔簡支箱梁預制工作在橋梁建設中所占工期最長、投資最大，預制過程中，溫度控制的成效直接決定著箱梁的預制質量及周期，所以箱梁預制過程中的溫度控制顯得十分重要?？s短箱梁預制周期、加強溫度控制，快速制梁、保證其耐久性，受到世界同行

2、的廣泛關注。
　　本文通過對高鐵箱梁預制過程中的溫度控制的研究，得出在保證簡支箱梁結構耐久性基礎上的快速預制施工工藝。本文的主要研究內容和成果概括如下:
　　(1)為使高速鐵路簡支箱梁預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冷卻水管進行梁體降溫的方法、在簡支箱梁預應力孔道中通入冷卻水進行梁體降溫的方法、在簡支箱梁內腔中使用通風機

3、進行通風降溫的方法及其他加速梁體降溫的方法等。并在簡支箱梁預制現(xiàn)場進行了快速降溫試驗，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、箱梁內腔通風措施下和預應力孔道通冷卻水降溫措施下的溫度場進行了計算，結果表明，在自然養(yǎng)護狀態(tài)下，箱梁混凝土的最高溫度高達66.52℃，箱梁內外最大溫差高達25℃，養(yǎng)護時間高達98h。在預應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60％，簡支箱梁梁體內外溫差明顯減小，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，預應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行實測試驗，得到了相應條件下詳細數(shù)據(jù)。將仿真分析結果與實測結果進行

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，與梁體混凝土進行同步、同條件下的蒸汽養(yǎng)護，在預定時間將試件取出進行強度

6、試驗。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析，并結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力場的有限元分析，并結合國內外對溫差裂縫的現(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外溫差等溫度指標都嚴重超標。在此基礎上，本文提出了嚴格滿足規(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的夏季和冬季的養(yǎng)護工藝，在該養(yǎng)護工藝下，簡支箱