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。