皖江大道箱梁跳仓法施工方案文档格式.docx

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八、混凝土温度应力计算7

8.1混凝土热工计算7

8.2混凝土应力计算11

一、编制依据

1.《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）

2.《预拌混凝土》（GB/T10902）

3.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

4.《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）

5.《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

6.《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300－2001）

7.本工程设计图纸

8.本工程施工组织设计

二、工程概况

安徽省江北产业集中区起步区沈巷片区，规划范围东至长江中心线，南至淮南铁路控制线100米，西以沈巷镇规划东控制线下沟为界，北以和沈路、北港沟为界，总面积15平方公里。

皖江大道桥位于皖江大道与十里长河交汇处，桥梁中心桩号2+15，该桥位于十里长河景观带内，按照与景观相协调的原则，经方案比选确定采用拱梁组合结构，跨径布置为30+45+30=105m。

机动车道主梁采用单箱四室截面，混凝土强度等级为C50，总方量约为4200m3，主梁总长105m，总宽31m，高度为1.6~2.2m，顶板厚0.25m，底板厚0.25~0.8m，腹板厚0.6~1.2m。

根据设计图纸要求，其混凝土浇筑采用跳仓法施工。

三、混凝土配合比的确定

3.1配合比设计原则

1．合理使用材料，减少水泥用量，降低混凝土的绝热温升；

2．所配制的混凝土拌合物，到浇筑工作面的坍落度不宜低于160mm；

3．用水量不宜大于175kg/m³

；

4．水胶比不宜大于0.5；

5．砂率宜为0.35～0.40；

6．粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%；

7．混凝土初凝时间6~8h、终凝时间10~12h。

8．混凝土的入模温度≤30℃。

如温度过高时，可在搅拌用水中加入适量的冰屑以降低混凝土拌合物的温度。

根据本工程设计参数和现行国家标准《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011），通过配合比计算，混凝土配合比设计如下表所示：

配合比设计表

标号

水泥

粉煤灰

砂

石

减水剂

水

C50

451

86

626

1162

5.93

168

3.2原材料的选择

1．水泥：

华新P.O42.5水泥，该水泥属于中低热水泥，其比表面积较小，凝结硬化过程比较稳定，7天水化热不超过270kJ/kg，3天水化热不超过230kJ/kg；

水泥的混合材为矿渣或粉煤灰。

2．细骨料：

级配合理、质地均匀坚固，吸水率低、孔隙率小的洁净中砂，模数2.5~3.0，含泥量≤1.5%。

3．粗骨料：

级配合理、粒形良好、质地均匀坚固的花岗岩石子，粒径为5～31.5mm，含泥量≤0.8%。

4．外加剂：

选用聚羧酸高性能缓凝减水剂。

其质量可靠，且与水泥、粉煤灰相容性较好，减水率≥25%。

混凝土中除掺入减水剂外，不得再掺入防水剂等任何外加剂。

5．水：

饮用水

四、大体积混凝土裂缝的原因

从材料方面看，水泥水化是放热过程，根据水泥品种的不同，其七天水化热为300-400kJ/kg。

随混凝土水泥用量的提高，在绝热情况下，混凝土内部温升可达50-80℃。

水泥的水化热大部集中在前七天释放，在自然环境下，由于存在发热和散热两种因素，混凝土的内部温度一般在2-4天达到最高，然后逐步降温，这样就会产生冷缩，相应地就会产生较大的收缩拉应力，另一方面，大体积的散热较慢，这样内外就会出现很大的温差，从而在内部产生温差应力，温差为10℃时，产生冷缩值εc=ΔTα=0101%，当混凝土的冷缩值大于其极限拉伸值时，混凝土就会开裂。

五、跳仓法仓块划分及施工顺序

5.1仓块划分

1．跳仓法施工技术原理

由于混凝土早期的温差及收缩大，而后期温差及收缩小，故在大体积混凝土工程施工中，将超长的混凝土块体分为若干小块体间隔施工。

跳仓法的原则为“隔一跳一”，即至少隔一仓块跳仓或封仓施工，早期隔块跳仓浇筑，后期分块封仓，从而起到早期混凝土主要靠分块释放温度应力，后期主要靠混凝土自身抗拉强度承担温度收缩应力，达到控制裂缝的目的。

上下层的分仓施工缝可不对齐，最大分块尺寸不宜大于40m。

跳仓间隔施工的时间不宜小于7d，封仓间隔施工时间宜为7~10d。

2．机动车道主梁仓块划分

本工程机动车道主梁尺寸为105m×

31m，包括底板、腹板和顶板，混凝土总方量约为4200m3，属于较大体积混凝土。

根据设计图纸要求，主梁砼浇筑采用跳仓法，分上下两层施工，第一层为底板和腹板，第二层为顶板，横向划分5个仓块，仓块长度18~25m，纵向不分块，上下层分仓施工缝对齐，仓块尺寸最大的是下层3仓块（25.8m×

31m），混凝土方量约780m3。

见分仓示意图：

分仓示意图

5.2跳仓法施工顺序

本工程主梁计划分上下两层施工，均采用跳仓法浇筑混凝土。

混凝土浇筑顺序为2→4→3→1→5，先施工图中阴影部分2仓和4仓，间隔7~10天后，浇筑3仓、1仓和5仓。

下层底板和腹板全部浇筑完成后，再浇筑上层顶板。

为减小混凝土硬化过程中的内外约束力，每个仓块的混凝土浇筑采用推移式分段分层浇筑的方法，每层厚度不超过500mm，由低到高逆坡施工。

见浇筑示意图：

六、主梁混凝土浇筑

6.1混凝土浇筑前的准备工作

1．预应力、腹板位置和底板标高的控制

2．底板钢筋内必须彻底清理干净，不得有渣土、杂物和积水。

3．现场备用一部分减水剂，当混凝土坍落度达不到要求时，可以掺适量外加剂的水泥浆，经搅拌车快速搅拌，搅拌时间不少于120s，然后再测试坍落度，符合要求后，方可进行浇筑，现场严禁直接加水。

4．砼开盘前应组织足够数量的塑料膜、土工布和阻燃草帘被等保温材料进场。

5．在砼浇筑前，事先与供电局取得联系，若供电不稳定，现场准备足够容量和功率的发电机以备停电时应急，保证砼施工的连续性。

6．特殊气候条件下的施工技术措施

（1）雨天施工技术措施：

雨天不宜浇筑砼，浇筑砼前应与气象部门做好联系，尽可能避免在大暴雨天内浇捣砼。

如果浇捣砼时下雨，现场应准备足够的防雨应急材料（如油布、塑料薄膜），在振捣密实的同时铺设覆盖材料（如油布、塑料薄膜），尽量避免砼遭受雨水冲刷，以保证砼质量。

做好施工现场的排水和四周的清理工作，防止积水和淤泥。

如在施工过程中突遇大暴雨（应停止浇筑混凝土），应做好人员配置，加强施工管理力量。

确实无法施工时，应及时在结构合理部位留设施工缝，并尽快中止砼浇灌，对已浇筑还未硬化的砼应立即进行封盖，严禁雨水直接冲刷新浇筑的砼。

（2）炎热天气施工技术措施：

浇捣砼前应与气部门做好联系，尽可能避免在高温、炎热天气浇捣砼。

如需浇筑，采用搭设遮阳降温棚降低砼的温度，砼的入模温度控制在30℃以下，砼浇筑后，及时进行保湿、保温养护。

（3）大风天气浇筑，在作业面采取挡风措施，并增加砼表面的抹压次数，及时覆盖塑料薄膜和保温材料。

根据气候、气温情况合理组织内外交叉作业，特别连续浇捣砼前应收听好气象预报及时与气象台联系，安排好施工生产。

工地要有良好的排水系统，备足水泵、薄膜，土工布等材料，以防气候突然变化。

6.2混凝土浇筑

1．砼浇筑时，严格按照跳仓法顺序施工。

2．连续浇筑时，应尽量缩短间歇时间，在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕。

层间最长的间歇时间不大于混凝土的初凝时间，当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间时，层面应按施工缝处理。

3．混凝土振捣采用插入式振捣棒，根据施工要求计划投入6根振捣棒。

作业时振捣棒插入混凝土中的深度不应超过棒长的2/3～3/4，振捣棒各插点间距应均匀，插点间距不应超过振捣棒有效作用半径的1.25倍，且小于500mm。

振捣时，应“快插慢拔“。

每插点振捣约20～30s，见到混凝土不再显著下沉，不出现气泡，表面泛出水泥浆和外观均匀为止。

在振捣过程中，不得触及钢筋，模板，以免其发生移位，出现跑模现象。

振捣上层砼时，振捣棒插入下层砼约50mm，以消除上下层之间冷缝，确保砼质量。

4．在浇筑后2～6h，初步按标高用长刮尺刮平，然后用木搓板反复搓压数遍，使其表面密实，在初凝前再用铁抹子压光，这样能较好地控制混凝土表面龟裂，减少混凝土表面水分散发。

5．在主梁混凝土仓块间布置5mm的密孔钢丝网，阻止混凝土从仓块内流出，钢丝网垂直于底板面，与受力钢筋焊接在一起，浇筑完成后形成水平施工缝。

在进行相邻仓块砼浇筑前，应将施工缝处（钢丝网可不用凿除）的杂物、混凝土浮浆、松散混凝土块清除干净，并进行清洗湿润。

若在施工缝周围（已浇筑完的钢丝网内侧的混凝土）存在孔洞、松散等不密实的情况，应将钢丝网和混凝土一起凿除，直至密实为止，然后清洗干净，浇水湿润，以保证混凝土接缝处的施工质量。

6.3混凝土养护与管理

1．混凝土浇筑后，先在混凝土表面覆盖2层塑料薄膜，覆盖时间以混凝土初凝时间为宜，然后在塑料薄膜上覆盖阻燃草帘被用以保温。

混凝土需补充水分时，在下层薄膜与混凝土接触表面浇水，然后尽快覆盖。

养护时间不少于14天，并应经常检查塑料薄膜和保温材料的完整情况，保持混凝土表面湿润。

2．在保温养护中，应对混凝土浇筑体的里表温差和降温速率进行现场监测，当实测结果不满足温控指标要求时，应及时调整保温养护方案。

3．当保温保湿覆盖后，现场如需要放样时，可把保温层掀开，放样完后应及时进行覆盖。

七、混凝土测温

7.1监测目的

在施工以前进行必要的砼热工计算，对砼的内部最高温度、表面温度、温度收缩应力等进行计算，实际是否与其符合，且砼实际温度变化情况究竟如何、养护的效果如何等，只有经过现场测温，才能掌握。

通过测温，将砼深度方向的温度梯度控制在规范允许范围以内，同时，通过测温，由于对砼内部温度，各关键部位温差等精确掌握，还可以根据实际情况，尽可能地缩短养护周期，使后续工序尽早开始，加快施工进度，并节约成本。

本工程测温装置采用热电偶温度计。

7.2监测内容

1．砼浇筑及固化过程中，监测内容应包括监测时间、砼水化热即时温度、内表温差、温降速率和大气温度。

2．当砼浇筑完成后砼表面点温度与中心点温度温差（内表温差）达到25℃时或测温点温降速率达到-2.0℃/h，以书面报告形式并重点标注提出警示。

3．温度控制指标

（1）混凝土入模温度≤30℃（指混凝土入模振捣后，在50~100mm深处的温度）。

（2）混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于30℃。

（3）混凝土浇筑块体的里表温差（不含混凝土收缩的当量温度）不宜大于25℃。

（4）混凝土浇筑体的降温速率不宜大于1.5~2℃/d。

（5）混凝土体表面与大气温差不宜大于20℃。

7.3监测布点

测温点的布置必须具有代表性。

从浇筑的垂直断面考虑，应包括底面、中间和表面三种情况；

从平面尺寸考虑，测温点分成边缘和中间两种情况，测温点在平面尺寸方向上的布设间距应不大于10m。

针对本工程实际情况，决定分别在每个仓块的底板（顶板）、腹板和横梁的中心位置埋设测温点并相互错开。

每组测温点为3个点，分别埋设在梁和板的上、中、下部位。

预埋时采用钢筋做支承物，先将温度传感器绑在钢筋上，温度传感器处于测温点位置，并不得与钢筋直接接触。

在浇筑混凝土时，将绑好温度传感器的钢筋植入混凝土中，插头留在外面并用塑料袋罩好，避免潮湿，保持清洁。

为了便于操作，留到外面的导线长度应大于20cm。

测温管埋设布置图

所有测温孔必须编号，并绘制测温孔布置图。

测温时，应将温度计与外界气温相隔离，用保温材料将测温管上口塞住。

测温计停留在测温孔内要达3~5min，方可读数。

读数时，温度计与视线向平。

7.4监测周期及数据处理

在混凝土浇筑后的升温期（约前3天）每2小时观测一次，当发现温度差接近25℃时应加密观测。

降温期（第4至6天）每6小时观测一次，以后每天观测一次（第7至10天），直至混凝土内部温度与大气温度接近进入稳定期。

在测温过程中，资料每天以表格的形式记录并归档，测温工作全部完成后，绘制温度变化曲线，编制测温总结报告。

八、混凝土温度应力计算

8.1混凝土热工计算

1．混凝土出罐温度TI

取常温TI=TC=27.8℃

2．混凝土浇筑温度TJ

混凝土装卸料两次：

A1=0.032×

2=0.064

混凝土运输时间30分钟：

A2=0.0017×

30=0.051

浇捣完毕需1小时：

A3=0.003×

60=0.18

A=A1+A2+A3=0.064+0.051+0.18=0.295

Tj=Tc+（Tc-Tq）×

0.295=27.8+（27.8-25）×

0.295=28.63℃

3．混凝土绝热温升Tt

；

式中：

Wc—混凝土中水泥用量，取451kg/m3；

K—掺合料折减系数,取0.3；

Q—每千克水泥水化热值，P.O42.5水泥取357.0kJ/kg；

C—混凝土比热，取0.97kJ/（kg.K）；

ρ—混凝土的密度,取2450kg/m3；

e—为常数，取2.718；

m—砼水化温升系数，随水泥品种及浇筑温度而异，一般为0.3~0.41

t—砼的龄期

4．混凝土各龄期的计算温度

T（t）=Tj+Tmax×

ξ（t）

式中：

TJ—混凝土浇筑温度28.63℃；

ξ（t）—t龄期的降温系数，主梁下层3仓块面积最大，其混凝土中心距外边的最大距离为0.8m，由《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）查表可知各龄期的系数值。

T（3）=61.95℃

T（6）=59.69℃ΔT’（6）=2.26℃

T（9）=57.43℃ΔT’（9）=2.26℃

T（12）=49.14℃ΔT’（12）=8.29℃

T（15）=41.61℃ΔT’（15）=7.53℃

5．混凝土各龄期的表面计算温度

由于混凝土浇灌后3～5天，水化热散发最快，是混凝土内部温度陡升阶段，而混凝土刚处于终凝状态，弹性模量较小，混凝土抗拉强度较低，故需在浇灌混凝土3天后，进行保温计算，确定保温层厚度。

本工程拟采取的保温措施为覆盖2层塑料薄膜和3层阻燃草帘被，一层草帘被厚20mm，一层薄膜厚1mm，根据本工程施工组织设计，该混凝土施工预计为8月份，假定混凝土养护期间环境温度28℃。

Tq（i）—不同龄期时大气平均温度；

ΔT（i）—不同龄期时混凝土中心温度与大气平均温度之差；

H=h+2h’=4.014m

h为混凝土厚度，h’为虚设厚度

h’=k×

λ/β=0.757m

λ为混凝土导热系数，λ=2.33W/MK

β为保温层传热系数，β=2.05W/M2K

k为计算折减系数，查表k=0.666

混凝土表面计算温度和其与中心计算温度的温差为：

Tb（3）=48.78℃ΔT1（3）=13.17℃

Tb（6）=47.39℃ΔT1（6）=12.30℃

Tb（9）=46.01℃ΔT1（9）=11.42℃

Tb（12）=40.93℃ΔT1（12）=8.21℃

Tb（15）=36.33℃ΔT1（15）=5.28℃

混凝土中心最高温度与表面温度差为61.95-48.78=13.17℃＜25℃，故该混凝土施工采用2层塑料薄膜和3层草帘被覆盖进行保温，即可满足规范要求，保证质量。

具体掀除保温层的步骤与时间，应根据现场测温情况确定。

6．混凝土各龄期的收缩当量温差

（1）混凝土收缩的相对变形值（按15d计算）

—龄期为t时混凝土收缩引起的相对变形值；

—在标准试验状态下混凝土最终收缩的相对变形值，取3.24×

10-4；

M1、M2、…M11—考虑各种非标准条件的修正系数，可按《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）表B.2.1取用。

εy（t）y=3.24×

10-4×

（1-e-0.15）×

1×

1.35×

1.11×

1.107×

0.54×

0.93×

1.3×

1

=0.263×

10-4

εy（12）=0.214×

εy（9）=0.165×

εy（6）=0.144×

εy（3）=0.056×

（2）混凝土收缩相对变形值的当量温度

—龄期为t时，混凝土的收缩当量温度；

α—混凝土的线膨胀系数，取1.0×

10-5。

Ty（3）=0.56℃

Ty（6）=1.44℃ΔTy（6）=0.88℃

Ty（9）=1.65℃ΔT1（9）=0.21℃

Ty（12）=2.14℃ΔT1（12）=0.49℃

Ty（15）=2.63℃ΔT1（15）=0.49℃

（3）台阶式降温差

ΔT（6）=ΔTy（6）＋ΔT’（6）=3.14℃

ΔT（9）=ΔTy（9）＋ΔT’（9）=2.47℃

ΔT（12）=ΔTy（12）＋ΔT’（12）=8.78℃

ΔT（15）=ΔTy（15）＋ΔT’（15）=8.02℃

（4）台阶式综合温差

T1=3.14＋2.47＋8.78＋8.02=22.41℃

T=T1＋Tc=50.41℃

8.2混凝土应力计算

1．混凝土外约束的约束系数.

L—混凝土浇筑体的长度（按40000mm计）；

H—混凝土浇筑体的厚度，该厚度为块体实际厚度与保温层换算混凝土需拟厚度之和（mm）；

—与最大里表温差

相对应龄期t时，混凝土的弹性模量（N/mm2）；

Cx—外约束介质的水平变形刚度（N/mm3），可按《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）表B.6.5取值。

2．混凝土外约束拉应力

α—混凝土的线膨胀系数；

T—混凝土浇筑后可能出现的最大里表温差（℃）；

E（t）—与最大里表温差

—在龄期为t时，第i计算区段产生的约束应力延续至t时的松弛系数，可按《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）表B.6.1取值。

σxmax=1×

10-5×

3.45×

104×

50.41×

2.492×

0.3=0.144MPa

3．混凝土的最大约束应变

混凝土弹性极限拉伸考虑配筋影响

εpa=0.5Rf（1+ρ/d）×

10-4=0.5×

2×

（1+0.39/1.6）×

10-4=1.24×

4．最小仓块间距

计算可知本工程机动车道主梁最小仓块的理论长度为59.9m，在此范围内砼不会产生温缩裂缝，考虑到砼的塑形收缩变形、荷载分布和沉降等因素，施工时偏安全考虑跳仓长度在30m左右，满足规范要求。