永久船闸闸室砼夏季施工温控研究文档格式.docx
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砼标号
级配
限制最大水灰比
极限拉伸值（×
10-4）
28d
90d
闸室边墙外部
R90#250
三
0.55
≮0.80
≮0.85
闸首边墙内部
0.60
≮0.75
闸首底板
闸室衬砌墙
R28#250
≮0.88
闸室底板
根据长江科学院《长江三峡水利枢纽工程第二阶段砼配合比设计实验报告之四——砼性能实验报告》，永久船闸砼弹性模量实验结果列于表1-2。
永久船闸砼弹性模量表1-2
实验配比编号
砼标号
砼弹性模量（Gpa）
7d
4
17.2
26.3
27.8
9
20.5
25.4
30.1
13
22.4
28.4
30.3
砼的弹模随砼龄期的延长而逐渐增大，在砼浇筑后的最初一个月内弹模增长讯速。
砼弹模随龄期增长，通常可用下列表达式描述：
E=E0（1-e-mτ）
式中：
E0为砼90d龄期的弹模；
τ为砼龄期；
m为砼弹性模量增长率。
根据长江科学院三峡工程砼弹性模量的实验结果，永久船闸砼弹性模量增长率可分别采用：
R90#200，m=0.14;
R90#250,m=0.16；
R28#250，m=0.19。
基岩的弹性模量取为4.5Gpa。
根据长江科学院三峡工程砼的有关实验成果，永久船闸砼主要热学性能指标列于表1-3。
永久船闸砼主要热学性能指标表1-3
导温系数（m2/d）
质量密度（t/m3）
导热系数[kJ/（md℃）]
线膨胀系数（10-6/℃）
比热[kJ/（kg℃）]
最终绝热温升（℃）
常数n
（d）
R90#200
0.0760
2.48
181.5
8.2
0.963
22.5
2.032
0.0762
185.6
8.5
0.982
2.087
31.4
砼绝热温升可用双曲线公式表示为
θ=θ0τ/（n+τ）
θ0为砼最终绝热温升；
n为实验常数表示水化热散发一半的天数。
根据长江科学院三峡工程砼徐变实验资料，经非线性回归分析，获得永久船闸砼徐变参数列于表1-4
永久船闸砼徐变参数表1-4
砼徐变参数
A（10-6/Mpa）
B（10-6/Mpa）
S（1/d）
12.15
136.06
0.18
7.97
164.83
0.22
8.59
146.36
对砼徐变实验资料的分析结果表明，三峡工程砼徐变性能具有如下特性：
一是长龄期砼加载的徐变性较之短龄期加载情形显著地减小，表现为A、B值相差悬殊；
二是持荷时间并不太长徐变即趋于稳定值，表现为S值较大；
三是与其他工程砼徐变资料相比，三峡工程砼徐变明显偏小，表现为A值偏小。
1.2气温、水温、地温
根据坝址三斗坪气象站1959年4月~1968年4月的实测资料，坝址区多年年平均气温为17.3℃，多年各月（旬）平均气温见表1-5。
三斗坪多年各月（旬）平均气温单位：
℃
月份
1
2
3
5
6
7
8
10
11
12
上旬
6.1
6.5
10.3
14.9
20.1
25.0
27.6
28.7
25.3
19.7
14.2
中旬
7.5
13.1
16.6
21.7
29.6
23.0
18.2
13.0
7.1
下旬
5.8
8.3
19.2
23.1
26.5
29.0
27.5
21.8
16.7
9.8
月均
6.0
7.4
12.1
16.9
26.0
28.0
23.4
18.1
12.3
7.0
依据多年实测气温资料，采用正玄函数模拟坝址区气温的年周期性变化
Ta=A+Bsinω（t-τ）
Ta为气温；
A为年平均气温；
B为气温年变幅；
t为时间；
τ为相位差；
ω为圆频率，
ω=2π/365。
根据宜昌水文站1958年~1987年实测水温资料，多年年平均水温为17.9℃，多年各月（旬）平均水温见表1-6。
坝址区长江多年各月（旬）平均水温单位：
℃表1-6
9.7
9.2
11.5
16.0
20.3
22.9
24.3
25.9
24.4
20.6
17.6
12.9
9.1
12.8
17.3
21.2
23.5
24.8
25.7
16.2
11.6
10.4
14.4
18.9
22.0
23.7
25.2
21.6
18.7
10.7
月平均
9.3
17.4
25.6
19.6
11.7
在进行砼结构温度场分析时通常假设地温等于气温，基岩范围一般选取不大，基岩内初温假设为均匀分布，并等于当月平均气温。
大量气象部门实际观察资料表明，地温的分布显示出如下基本特征：
地表附近的温度接近月平均气温，地基深处为多年平均气温。
三峡永久船闸砼结构的温度及温度应力，模拟计算所选取的基岩范围较大，地温因素的合理计入能更好地保证分析成果的可靠性。
采取如下方式考虑地温的影响：
以施工前一年10月为时间起点（10月份气温与年平均气温接近），地基基岩初温设为均布的年平均气温，以基岩区域及其自然散热边界条件逐时段进行温度历程计算，并模拟气温的正常季节变化，直到开始砼浇筑的日期，自然可以获得一个砼开始施工的初始时刻的地温分布。
经计算分析检验，这样得到的基岩地温场能够比较好地反映实际的地温分布规律。
将此地温场作为初始地温场，然后从砼浇筑的初始时刻开始进行砼结构的施工过程模拟计算，地温的影响便能得到较好的体现。
1.3太阳辐射
砼表面吸收太阳辐射转化为热量将使砼温度升高，其影响相当于将周围空气气温升高△℃。
单位时间内单位面积上，太阳辐射来的热量为S。
S=S0[1-（1-k）n]
S0为晴天的太阳辐射能，三斗坪地区地处北纬31°
，根据有关资料可查得年平均太阳月辐射最弱太阳辐射能S0=662.50kJ/（m2.h）；
k为取决于纬度的系数，根据坝址的纬度，k=0.32；
n为云量系数，根据有关气象资料坝址区n=0.5。
由于辐射热被砼吸收的部分为R，则R=αsS
αs为吸收系数，与表面粗糙度有关，砼的αs可取为0.65。
由于太阳辐射的影响，气温的辐射增量可按下式计算：
△=R/β
式中，β为砼表面放热系数，参照有关资料可取β=67.57kJ/（m2.h.℃）。
经计算，坝址区年平均气温的辐射增量为6.869℃，年气温变幅的辐射增量为2.236℃。
2砼底板温度及温度应力研究
闸室砼底板厚5.5m，砼标号R28#250，底板宽30m，沿水流方向每隔12m设一条横缝。
根据招标文件以及三峡工程砼质量标准等有关技术文件的要求，闸室砼底板浇筑层厚1.5m，沿厚度方向分4层浇筑。
层间间歇7d，砼浇筑温度14℃。
用有限单元法模拟闸室砼底板的实际施工过程，分析底板砼的温度和温度应力。
单元型式采用三角形单元。
单元总数470，节点总数268。
有限元计算网格图另见，选取10m深基岩共同计算。
2.1砼底板动态温度场及温度应力场研究
以气温最高的7月份施工情况为例，详细分析闸室砼底板动态温度场和温度应力场的特性和规律。
除遮阳及预冷砼之外，暂不考虑其他降温措施。
也便于下面各项降温措施实施效果的分析成果，易于与之作清晰的对比分析。
2.1.1砼底板动态温度场
各浇筑层施工期砼最高温度及其出现时间列于表2-1。
底板砼最高温度（遮阳+预冷砼）表2-1
部位
第一层
第二层
第三层
第四层
第一峰值温度（℃）
35.967
40.344
40.540
38.317
出现时间
（浇筑后第xd）
第二峰值温度（℃）
35.970
41.053
41.481
16
17
14
砼入仓后，由于水化热作用及高气温的热量倒灌，砼温度从14℃急剧上升。
到第4~5d，出现第一温度峰值。
随后，由于仓面散热，砼内部温度有所降低。
至第7d覆盖上层砼后，由于残存水化热作用砼温度重新开始回升，至14~17d出现第二温度峰值。
之后，砼内部温度缓慢下降。
由温度分析计算可以看到，1~3浇筑层在施工期具有两个峰值。
而且，第二峰值是砼施工期的最高温度。
间歇期以后的砼残存水化热在上层砼覆盖后使砼温度继续上升，是砼施工期第二温度峰值产生的主要原因。
闸室砼底板施工期最高温度达到41.481℃。
出现在第三浇筑层浇筑后第14d。
闸室砼底板施工完成后，随着气温的逐渐下降，底板砼温度亦随之逐渐降低。
气温基本按正旋规律
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