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跳倉法施工的超限筏板基礎(chǔ)早期應(yīng)力狀態(tài)研究*

2021-05-28 10:10張曄琛
建筑結(jié)構(gòu) 2021年8期
關(guān)鍵詞:筏板土工布溫差

李 東, 劉 洋, 李 迥, 張曄琛

(1 上海大學(xué)土木工程系, 上海 200444; 2 舜元建設(shè)(集團(tuán))有限公司, 上海 200335)

0 引言

隨著越來越多的公共建筑和商業(yè)中心向大型化發(fā)展,超長筏板基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越廣泛。工程實(shí)踐表明,溫度應(yīng)力引起的表面裂縫和深層裂縫會(huì)對(duì)超長筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重危害,影響其本身的耐久性和安全性,縮短工程結(jié)構(gòu)的使用壽命。

超長筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)整體釋放變形能力較弱,結(jié)構(gòu)受荷后產(chǎn)生相應(yīng)的變形,變形受到約束會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的附加應(yīng)力。目前設(shè)計(jì)時(shí)通常是采取各種釋放變形的方法來規(guī)避或削弱這種附加應(yīng)力。實(shí)際工程中,常用的釋放變形方法有設(shè)置伸縮縫、設(shè)置后澆帶以及跳倉法施工[1]。永久性伸縮縫經(jīng)常會(huì)成為滲漏水的源頭,對(duì)防滲要求較高的工程一般不采用設(shè)置伸縮縫的方案。設(shè)置后澆帶施工方法,常出現(xiàn)工期延遲、接縫處清理困難等問題,而采用跳倉法施工則可避免此類問題,因此跳倉法施工被廣泛應(yīng)用于超長筏板基礎(chǔ)中[2].。跳倉法利用結(jié)構(gòu)在施工過程中已成形和未成形構(gòu)件之間的間隙,釋放混凝土硬化過程中產(chǎn)生的變形[3],從而降低結(jié)構(gòu)中的附加應(yīng)力。在實(shí)際工程中,超長筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力受多種因素影響,計(jì)算較為困難。本文結(jié)合跳倉法施工的上海市徐匯區(qū)某商品房超長筏板基礎(chǔ),對(duì)超長筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的早期應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了研究。

1 工程概況

上海市徐匯區(qū)某商品房項(xiàng)目,設(shè)地下室2層,地下2層面積約45 000m2,地下室筏板結(jié)構(gòu)相對(duì)標(biāo)高為-10.000m。筏板結(jié)構(gòu)全長372m,筏板按跳倉法施工,整個(gè)筏板共分為26倉,其中多個(gè)倉庫尺寸超過40m,按《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50496—2018)[4](簡稱規(guī)范GB 50496—2018)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí),筏板基礎(chǔ)為超限結(jié)構(gòu)。筏板由地下室基坑分割墻分為東西兩區(qū),其中主樓筏板厚度1.2m,其余筏板厚度0.8m,各區(qū)跳倉施工方案見圖1。

圖1 跳倉法跳倉施工方案

本工程難點(diǎn)主要有:1)規(guī)范GB 50496—2018規(guī)定,先期硬化構(gòu)件的尺寸指標(biāo)為不宜超過40m。而本項(xiàng)目多個(gè)倉塊尺寸超過此規(guī)范規(guī)定,對(duì)于具體施工方案此規(guī)范沒有明確的指導(dǎo)。2)西區(qū)筏板混凝土施工期在12月至次年1月,此時(shí)上海地區(qū)進(jìn)入冬季施工季節(jié),因此西區(qū)筏板基礎(chǔ)混凝土的施工為大體積混凝土冬季施工。

2 混凝土松弛應(yīng)力公式推導(dǎo)

設(shè)在齡期τ時(shí)施加載荷,混凝土受到單向應(yīng)力作用,并且在加載時(shí)產(chǎn)生彈性應(yīng)變[5]:

(1)

式中:τ為加荷齡期;E(τ)為加荷齡期τ時(shí)的彈性模量;σ(τ)為加荷齡期τ時(shí)混凝土受到的應(yīng)力;εe(τ)為混凝土在加荷齡期τ時(shí)的彈性應(yīng)變。

當(dāng)應(yīng)力不超過強(qiáng)度的一半時(shí),徐變與應(yīng)力之間保持線性關(guān)系,徐變變形可通過下式計(jì)算[6]:

εc(t)=σ(τ)C(t,τ)

(2)

式中:εc(t)為混凝土在時(shí)刻t的徐變變形;C(t,τ)為徐變度,即單位應(yīng)力在時(shí)刻t引起的徐變。

經(jīng)過時(shí)間t以后,其總應(yīng)變?chǔ)?t)為:

(3)

假設(shè)在不同的齡期內(nèi),加荷的徐變曲線可以疊加,則在變應(yīng)力σ(t)作用下,根據(jù)疊加原理,可得:

(4)

由分部積分可得:

(5)

由式(5)可得:

(6)

式中σe(t)為t時(shí)刻混凝土的彈性應(yīng)力。

利用差分法對(duì)式(3)~(6)進(jìn)行離散:

(7)

(8)

如果令:

(9)

可得:

(10)

利用初始條件,當(dāng)t=t0=τ1時(shí),σ(t0)=σe(t0),其中t0為初始時(shí)間,τ1為第一次施加溫度應(yīng)力的時(shí)間,即混凝土澆筑時(shí),混凝土無徐變變形,混凝土內(nèi)的應(yīng)力等于其彈性應(yīng)力。由式(10)可得到:

(11)

式(11)需要記憶每個(gè)時(shí)刻的應(yīng)力狀態(tài),求解較為復(fù)雜。為了簡化計(jì)算,由σ(ti+1)-σ(ti)可得:

(12)

取時(shí)間為等間距,即Δti+1=Δtj。G(t,τ)與混凝土各個(gè)齡期的彈性模量和徐變都有關(guān)。雖然很多經(jīng)驗(yàn)算法忽略了彈性模量的影響,但本文認(rèn)為混凝土彈性隨齡期變化對(duì)混凝土內(nèi)部松弛影響不可忽略。其中混凝土徐變度常用下式表示[7]:

C(t,τ)=φ(τ)[1-e-γ(t-τ)]

(13)

式中:γ為與材料有關(guān)常數(shù);φ(τ)為與齡期有關(guān)的遞減函數(shù),表示材料的老化規(guī)律,φ(τ)通常取為:

(14)

式中Ak,C0均為與材料有關(guān)的常數(shù)。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)于普通硅酸鹽水泥的混凝土,在式(14)中,可只取前兩項(xiàng),代入式(13)得:

(15)

式中A,C0,γ均為與材料有關(guān)的常數(shù)。

將式(15)代入式(9),可得:

(16)

3 大體積混凝土筏板的數(shù)值模擬

3.1 模型建立

本文選取各個(gè)倉塊中尺寸較大的倉塊20倉進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,該倉塊長52m、寬24m、厚0.8m。計(jì)算模型中,約束地基邊界x,y,z三個(gè)方向的位移。筏板與地基的接觸面,考慮樁基影響,采用面彈性支撐。熱應(yīng)力分析時(shí),將熱源函數(shù)賦予筏板,筏板表面為養(yǎng)護(hù)層與空氣進(jìn)行對(duì)流傳遞熱量。由于該筏板基礎(chǔ)沿雙軸對(duì)稱,故進(jìn)行計(jì)算時(shí)選取筏板基礎(chǔ)的1/4進(jìn)行建模,有限元模型如圖2所示。

圖2 筏板基礎(chǔ)有限元分析模型

3.2 計(jì)算參數(shù)

材料的熱學(xué)參數(shù)取值見表1。

材料熱學(xué)參數(shù) 表1

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)規(guī)范規(guī)定,在缺少試驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況,采用經(jīng)驗(yàn)公式[8]表示熱源,即:

Q(τ)=Q0(1-e-mτ)

(17)

式中:m為計(jì)算參數(shù),本文取0.318;Q0為28d水泥水化熱,根據(jù)混凝土配合比,取240kJ/kg。

3.3 計(jì)算結(jié)果

3.3.1 環(huán)境溫度

冬季施工時(shí)環(huán)境溫度較低,晝夜溫差較大,本工程所在地12月至次年2月的日氣溫在-5~10℃左右。為研究不同環(huán)境溫度下大體積混凝土溫度應(yīng)力場的演變規(guī)律,設(shè)置日最高氣溫為5℃,晝夜溫差分別為5,10,15℃,不采取養(yǎng)護(hù)措施,計(jì)算筏板倉塊20倉澆筑后的溫度及應(yīng)力時(shí)變情況,其中環(huán)境溫度采用正弦函數(shù)表示[9]:

(18)

式中:Ta為大氣溫度;Tb為氣溫日變化幅度;T0為日平均氣溫;p為氣溫變化周期。

混凝土中心點(diǎn)的溫度、應(yīng)力時(shí)程曲線如圖3、圖4所示,圖中0時(shí)刻為混凝土澆筑開始時(shí)間。由圖3可知,筏板基礎(chǔ)在不同的環(huán)境溫度下溫度場變化過程基本類似。晝夜溫差分別為5,10,15℃時(shí),混凝土中心點(diǎn)溫度峰值分別為20.89,20.17,19.46℃;混凝土中心點(diǎn)降溫階段平均降溫速率分別為0.044,0.049,0.054℃/h;由圖4可知,當(dāng)晝夜溫差分別為5,10,15℃時(shí),混凝土中心點(diǎn)拉應(yīng)力峰值分別為2.339,2.726,3.107MPa,晝夜溫差15℃和10℃相較晝夜溫差5℃中心點(diǎn)拉應(yīng)力峰值分別增加16.51%和32.8%,晝夜溫差每增加5℃,混凝土內(nèi)最大拉應(yīng)力增加16%。

圖3 混凝土中心點(diǎn)的溫度時(shí)程曲線

圖4 混凝土中心點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)程曲線

圖5 不同保溫措施下混凝土溫度時(shí)程曲線

圖6 不同保溫措施下混凝土應(yīng)力時(shí)程曲線

綜上所述,在冬季施工時(shí),由于晝夜溫差大且氣溫較低,混凝土里表溫差較大,產(chǎn)生的拉應(yīng)力也較大?;炷猎缙诳估瓘?qiáng)度較低,如果混凝土內(nèi)溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度,混凝土就會(huì)開裂。

3.3.2 養(yǎng)護(hù)措施

混凝土的養(yǎng)護(hù)效果會(huì)直接影響大體積混凝土的降溫速率及濕度擴(kuò)散速率[10]。如果混凝土降溫速率過快,會(huì)影響混凝土自身的松弛性能,產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,使混凝土的開裂風(fēng)險(xiǎn)增加。

在不同的養(yǎng)護(hù)措施下,對(duì)筏板倉塊20倉的溫度應(yīng)力場進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。不同保溫措施下混凝土表面放熱系數(shù)β如表2所示。其中環(huán)境溫度取日平均氣溫0℃,不同保溫措施下混凝土溫度和應(yīng)力時(shí)程曲線如圖5、圖6所示。

不同保溫措施下混凝土表面放熱系數(shù)β 表2

由圖5可知,不同養(yǎng)護(hù)措施:不設(shè)置保溫措施、設(shè)置一層塑料薄膜和一層土工布、設(shè)置一層塑料薄膜和二層土工布時(shí)混凝土中心點(diǎn)溫度峰值分別為20.01,23.76,25.68℃,混凝土中心點(diǎn)的降溫速率分別為0.046,0.040,0.030℃/h;混凝土表面溫度峰值分別為9.15,16.92,20.99℃,混凝土表面的降溫速率分別為0.034,0.032,0.030℃/h。其中設(shè)置設(shè)置一層塑料薄膜和二層土工布及設(shè)置一層塑料薄膜和一層土工布養(yǎng)護(hù)相比不設(shè)置保溫措施,混凝土中心點(diǎn)溫度峰值分別升高28.3%和18.7%,混凝土表面溫度峰值分別升高129.4%和84.9%,混凝土中心點(diǎn)降溫速率分別減小34.8%和13.0%,混凝土表面降溫速率分別減小11.8%和5.9%。

由圖6可知,混凝土在降溫階段出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力,在350h時(shí),表面裸露情況下,混凝土最大拉應(yīng)力達(dá)到1.815MPa,此時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度較低,混凝土極易開裂;采取一層塑料薄膜和一層土工布養(yǎng)護(hù)時(shí),最大拉應(yīng)力降至1.598MPa;采用一層塑料薄膜和二層土工布養(yǎng)護(hù)時(shí),最大拉應(yīng)力降至1.276MPa。

為進(jìn)一步有研究不同養(yǎng)護(hù)措施在不同環(huán)境溫度下對(duì)超限筏板基礎(chǔ)早期應(yīng)力場的影響。取最高溫度為5℃,晝夜溫差分別取選取5,10,15℃,對(duì)不同養(yǎng)護(hù)措施下的超限筏板基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,其早期應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如表3所示。

不同保溫措施下混凝土早期(澆筑后450h)應(yīng)力值/MPa 表3

由表3可知,在冬季施工,采取保溫措施可有效降低極端天氣帶來的不利影響。其中設(shè)置一層塑料薄膜和一層土工布養(yǎng)護(hù)相比于不設(shè)置保溫措施,早期應(yīng)力平均降低約10%;設(shè)置一層塑料薄膜和二層土工布養(yǎng)護(hù)相比于不設(shè)置保溫措施,早期應(yīng)力平均降低約23%。

綜上所述,大體積混凝土結(jié)構(gòu)在冬季施工時(shí),混凝土溫度峰值隨著養(yǎng)護(hù)措施的加強(qiáng)而增加,混凝土降溫速率和里表溫差隨著養(yǎng)護(hù)措施的加強(qiáng)而降低?;炷羶?nèi)溫度演變規(guī)律直接影響筏板內(nèi)應(yīng)力的演變規(guī)律,隨著養(yǎng)護(hù)措施加強(qiáng),混凝土內(nèi)部應(yīng)力減小,出現(xiàn)拉應(yīng)力的齡期滯后。

本工程采用C40混凝土,其28d抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為2.4MPa,當(dāng)早期應(yīng)力超過2MPa時(shí),筏板基礎(chǔ)開裂風(fēng)險(xiǎn)較高。因此在冬季施工時(shí)應(yīng)選擇合理的養(yǎng)護(hù)措施,避免混凝土早期開裂。

4 施工現(xiàn)場監(jiān)測

4.1 監(jiān)測方案

基于第3節(jié)數(shù)值模擬結(jié)果,選取設(shè)置一層塑料薄膜和二層土工布對(duì)筏板基礎(chǔ)表面進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù),并設(shè)計(jì)溫度測點(diǎn)及監(jiān)測方案。

采用溫度應(yīng)變傳感器,觀察混凝土澆筑后溫度及應(yīng)變的變化情況。所有傳感器埋入筏板基礎(chǔ)內(nèi),通過屏蔽電纜線與采集器連接,再通過通訊線與無線接收器相連,最后通過無線接收器遠(yuǎn)程傳輸各個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程電腦內(nèi)安裝數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理,繪制溫度及溫度應(yīng)力變化曲線,預(yù)測筏板基礎(chǔ)的開裂風(fēng)險(xiǎn),YBY-2001型測試分析系統(tǒng)如圖7所示。

圖7 YBY-2001型測試分析系統(tǒng)

圖8 側(cè)位及測點(diǎn)布置圖

4.2 測點(diǎn)布置

現(xiàn)場監(jiān)測測點(diǎn)的設(shè)置是根據(jù)建筑物本身的特點(diǎn)、現(xiàn)場施工環(huán)境、施工組織順序和施工監(jiān)測過程等因素確定的。除了考慮上述因素外,導(dǎo)線的布置還應(yīng)考慮數(shù)據(jù)收集器的最終位置。測點(diǎn)的布置應(yīng)具有代表性,以兼顧全局,突出重點(diǎn),因此溫度應(yīng)變傳感器布置在中部等易發(fā)生水化熱溫升較高,易導(dǎo)致早期開裂的危險(xiǎn)地段。根據(jù)現(xiàn)場情況,整個(gè)倉塊設(shè)置A,B,C三個(gè)側(cè)位,在每個(gè)側(cè)位不同高度處設(shè)置三個(gè)測點(diǎn),側(cè)位及測點(diǎn)布置圖如圖8所示。

4.3 溫度監(jiān)測結(jié)果及分析

大氣溫度時(shí)程曲線如圖9所示,各測點(diǎn)溫度監(jiān)測結(jié)果如圖10和圖11所示(圖11中規(guī)范指規(guī)范GB 50496—2018)。由于各溫度應(yīng)變片不同,可能存在±2℃的試驗(yàn)誤差。

由圖9可知,環(huán)境溫度在澆筑后10~90h,300~400h時(shí)出現(xiàn)了明顯的降溫,最低溫度-5℃,晝夜溫差在10℃左右。

圖9 大氣溫度時(shí)程曲線

圖10 各測點(diǎn)溫度監(jiān)測結(jié)果

圖11 溫差時(shí)程曲線

由圖10可知,20倉筏板基礎(chǔ)澆筑完畢后,所有測點(diǎn)的溫度均在澆筑后80h左右達(dá)到峰值,溫度峰值的持續(xù)時(shí)間平均為15~20h;各測點(diǎn)溫度最高峰值約為28℃,各測點(diǎn)溫度平均峰值在26~28℃;混凝土最大溫升約為16~20℃;各測點(diǎn)最大降溫速率為2.08℃/d,平均降溫速率為0.78~0.99℃/d。其中C側(cè)位的降溫速率相對(duì)A側(cè)位和B側(cè)位降溫速率高,原因是C側(cè)位位于倉塊邊緣,散熱相對(duì)倉塊內(nèi)部要快。

由圖11可知,各測點(diǎn)在升溫階段混凝土表面與環(huán)境溫差和混凝土里表溫差較大,并且在澆筑后45~90h時(shí),出現(xiàn)混凝土表面與環(huán)境溫差超過規(guī)范GB 50496—2018規(guī)定的20℃。其中A側(cè)位在澆筑后45~60h時(shí)混凝土表面與環(huán)境溫差增加至22.45℃;B側(cè)位在澆筑后60~75h時(shí)混凝土表面與環(huán)境溫差增加至25.34℃;C側(cè)位在澆筑后60~65h時(shí)混凝土表面與環(huán)境溫差增至23.22℃。在降溫后混凝土表面與環(huán)境溫差和混凝土里表溫差基本趨于平穩(wěn)。在澆筑后300h左右,由于氣溫降低,混凝土里表溫差明顯出現(xiàn)增長。氣溫變化時(shí)筏板出現(xiàn)裂縫可能性較大,因此在氣溫降低時(shí),施工過程中結(jié)合應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果,加強(qiáng)了筏板倉塊的保溫措施,有效地避免了有害裂縫的產(chǎn)生。

4.4 松弛約束應(yīng)力計(jì)算

按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007—2011)對(duì)筏板基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),不考慮混凝土內(nèi)部的溫度應(yīng)力,即認(rèn)為28d硬化后的混凝土應(yīng)處于零應(yīng)力狀態(tài)。但根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),大體積混凝土在硬化過程中因溫度變化不均勻產(chǎn)生的溫度應(yīng)力,在混凝土硬化后仍有殘余。為了不使筏板基礎(chǔ)因溫度應(yīng)力產(chǎn)生有害裂縫,影響其耐久性,超長大體積混凝土筏板基礎(chǔ)在凝結(jié)硬化時(shí)的應(yīng)力變化不可忽略。

目前大部分工程也只對(duì)大體積混凝土的溫度變化進(jìn)行監(jiān)測,利用規(guī)范GB 50496—2018中規(guī)定的溫控指標(biāo)避免混凝土出現(xiàn)開裂。但根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),溫控指標(biāo)會(huì)受氣溫,結(jié)構(gòu)厚度、尺寸等因素影響,僅采用規(guī)范GB 50496—2018規(guī)定的溫控方法還不夠全面,應(yīng)同時(shí)利用應(yīng)力控制的方法避免超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂。因此,本項(xiàng)目使用溫度應(yīng)變傳感器來觀察混凝土在凝結(jié)硬化過程中的溫度和應(yīng)變變化,進(jìn)而得出混凝土的應(yīng)力狀態(tài),判斷混凝土是否有開裂的可能性。

運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)第2節(jié)推導(dǎo)的混凝土黏彈性應(yīng)力場松弛應(yīng)力計(jì)算公式,即式(12)編寫運(yùn)算程序,計(jì)算得到各測點(diǎn)松弛應(yīng)力。其中混凝土筏板基礎(chǔ)在凝結(jié)硬化階段,受到不均勻溫度變化作用時(shí),由于外約束和內(nèi)約束作用,會(huì)產(chǎn)生彈性約束,混凝土內(nèi)部的實(shí)際變形便會(huì)由兩部分組成:一部分是約束應(yīng)變,另一部分是自由溫度變形。本次監(jiān)測中實(shí)測出的應(yīng)變?yōu)榛炷磷杂蓱?yīng)變,即實(shí)際應(yīng)變。在計(jì)算混凝土松弛應(yīng)力時(shí)應(yīng)采用約束應(yīng)變,即ε約束=ε自由-αΔT,其中ε約束為混凝土的約束應(yīng)變,ε自由為混凝土的自由應(yīng)變,α為混凝土的熱膨脹系數(shù),ΔT為溫度變化值。 各測點(diǎn)溫度應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如圖12所示。

圖12 各測點(diǎn)溫度應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

混凝土在澆筑后300h內(nèi),因水化放熱,混凝土內(nèi)部溫度急劇上升引起混凝土膨脹變形。膨脹變形受到外部約束,使混凝土處于受壓狀態(tài),各測點(diǎn)最大壓應(yīng)力在2MPa左右。此時(shí)混凝土的彈性模量很小,塑性變形較大。隨著混凝土水化放熱大部分完成,放熱量逐漸減少,混凝土慢慢開始降溫,造成混凝土收縮。而此時(shí)混凝土的彈性模量已經(jīng)較大,塑性變形很小。收縮變形受到外部約束作用,會(huì)使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在澆筑后500h左右,最大拉應(yīng)力為1~2MPa,混凝土應(yīng)力變化滯后于溫度,說明混凝土硬化過程具有松弛效應(yīng)。

氣溫變化對(duì)混凝土早期開裂有重要影響。在升溫前期,應(yīng)力曲線出現(xiàn)波動(dòng),說明應(yīng)力隨著外界溫度的變化為變化,不過變化趨勢不是很大,波動(dòng)趨勢較小。而澆筑后350h后應(yīng)力波動(dòng)較大,主要是因?yàn)?50h后養(yǎng)護(hù)措施撤離,氣溫變化對(duì)混凝土內(nèi)溫度場的影響增大,導(dǎo)致內(nèi)外溫度梯度隨氣溫波動(dòng)。而且表面的測點(diǎn)相較內(nèi)部測點(diǎn)應(yīng)力的波動(dòng)幅度較大,這是因?yàn)橄噍^混凝土內(nèi)部,混凝土表面受氣溫影響更大,其中混凝土表面C1測點(diǎn)在澆筑后400h左右時(shí)松弛應(yīng)力達(dá)到2MPa,此時(shí)混凝土還未完全硬化,出現(xiàn)裂縫可能性較大,在施工過程中對(duì)該測點(diǎn)附近采取了相應(yīng)的加強(qiáng)措施,避免了有害裂縫的產(chǎn)生。

5 結(jié)論

(1) 對(duì)采用不同保溫措施的混凝土筏板倉塊溫度應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬,確定對(duì)大體積混凝土筏板采用一層塑料薄膜和二層土工布進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù),不僅減少了裂縫產(chǎn)生,而且避免了材料浪費(fèi)。

(2) 在冬季施工,環(huán)境溫度低,晝夜溫差大,混凝土表面散熱較快,混凝土表面與環(huán)境溫差和混凝土里表溫差均較大。晝夜溫差每增加5℃,混凝土內(nèi)最大拉應(yīng)力增加16%。而加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施可有效降低極端天氣帶來的不利影響,其中設(shè)置一層塑料薄膜和一層土工布養(yǎng)護(hù)和設(shè)置一層塑料薄膜和二土工布養(yǎng)護(hù)相比于不設(shè)置保溫措施,早期應(yīng)力分別平均降低10%和23%。

(3) 混凝土溫度場表現(xiàn)為:混凝土澆筑后溫度迅速升高,約在3d達(dá)到峰值,然后緩慢降低至環(huán)境溫度的變化規(guī)律;混凝土應(yīng)力場表現(xiàn)為:早期受壓,在降溫后受拉的變化規(guī)律。其中筏板倉塊邊緣及轉(zhuǎn)角處降溫速率相比內(nèi)部較快,拉應(yīng)力較大,易出現(xiàn)開裂。

(4) 混凝土澆筑后內(nèi)部應(yīng)力變化較為復(fù)雜,采用規(guī)范GB 50496—2018中給出的松弛應(yīng)力計(jì)算方法計(jì)算精度較低。本文推導(dǎo)的松弛應(yīng)力計(jì)算公式,即式(12),在本工程中得到應(yīng)用,具有一定的準(zhǔn)確性及實(shí)用性。

(5) 只對(duì)大體積混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)測,利用規(guī)范GB 50496—2018規(guī)定的溫控指標(biāo)來避免混凝土開裂具有一定的局限性。應(yīng)同時(shí)對(duì)溫度和應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測,實(shí)時(shí)計(jì)算混凝土內(nèi)松弛應(yīng)力,及時(shí)采取措施避免有害裂縫產(chǎn)生。

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