大体积砼浇筑附件(温度应力计算书)

宁波LNG冷能空分项目大体积混凝土浇筑体施工阶段温度应力与收缩应力的计算一、混凝土温度的计算①混凝土浇筑温度:Tj=Tc+(Tq-Tc)×(A1+A2+A3+……+An)式中：Tc—混凝土拌合温度（℃），按多次测量资料，在没有冷却措施的条件下，有日照时混凝土拌合温度比当时温度高5-7℃，无日照时混凝土拌合温度比当时温度高2-3℃，我们按3℃计；、Tq—混凝土浇筑时的室外温度（考虑夏季最不利情况以30℃计）；A1、A2、A3……An—温度损失系数，A1—混凝土装、卸，每次A=0.032(装车、出料二次)；A2—混凝土运输时，A=θt查表得6m3滚动式搅拌车运输θ=0.0042，运输时间t约30分钟，A=0.0042×30=0.126；A3—浇捣过程中A=0.003t,浇捣时间t约240min,A=0.003×240=0.72；Tj=33+(Tq-Tc)×(A1+A2+A3)=33+(30-33)×(0.032×2+0.126+0.72)=33+（-3）×0.91=30.27℃二、混凝土绝热温升计算T(t)=W×Q×（1-e-mt）/（C×r）式中：T(t)—在t龄期时混凝土的绝热温升（℃）；W—每m3混凝土的水泥用量（kg/m3），取420kg/m3；Q—每公斤水泥28天的累计水化热(KJ/kg),采用425号普通硅酸盐水泥Q=375kJ/kg(建筑施工手册P614表10-81)；C—混凝土比热0.97KJ/(kg·K)；r—混凝土容重2400kg/m3；e—常数，2.71828；m—与水泥品种、浇筑时温度有关，可查建筑施工手册P614表10-82；t—混凝土龄期（d）。T3=W×Q×（1-e-mt）/（C×r）=420×375×（1-2.718-0.406×3）/(0.97×2400)=47.63（℃）T6=W×Q×（1-e-mt）/（C×r）=420×375×（1-2.718-0.406×6）/(0.97×2400)=60.89（℃）T9=W×Q×（1-e-mt）/（C×r）=420×375×（1-2.718-0.406×9）/(0.97×2400)=58.35（℃）T12=W×Q×（1-e-mt）/（C×r）=420×375×（1-2.718-0.406×12）/(0.97×2400)=51.35（℃）混凝土最高绝热温升Th=W×Q/（C×r）=340×375/(0.97×2400)=54.77（℃）计算结果如下表T(d)36912Tt（℃）47.6360.8958.3551.35三、混凝土内部中心温度计算T1(t)=Tj+Th·ξ(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（℃）；ξ—不同浇筑块厚度的温降系数，查建筑施工手册P614表10-83得，对2.5m厚混凝土3天时ξ=0.65，6天时ξ=0.62，9天时ξ=0.57，12天时ξ=0.48；T1(3)=Tj+Th×ξ(3)=30+47.63×0.65=60.9（℃）T1(6)=Tj+Th×ξ(6)=30+60.89×0.62=66.55（℃）T1(9)=Tj+Th×ξ(9)=30+58.35×0.57=63.26（℃）T1(12)=Tj+Th×ξ(12)=30+51.35×0.48=54.65（℃）从混凝土温度计算得知,砼第6天左右内部温度最高，则验算第6天砼温差。在混凝土浇筑后第6天混凝土内部温度66.55℃,比室外温度(30℃)高出36.55℃,必须采用相应的措施,防止大体积钢筋混凝土承台因温差过大产生裂缝。四、浇筑体表面保温层计算混凝土表面采用多孔布覆盖并浇水养护混凝土的导热系数λ0[W/(m·K)]2.3保温材料的导热系数λi[W/(m·K)]0.04混凝土结构的实际厚度h(m)2.5Tb-Tq(°C)5Tmax-Tb(°C)10传热系数修正值Kb1.61、混凝土浇筑体表面保温层厚度：δ=0.5hλi(Tb-Tq)Kb/(λ0(Tmax-Tb))=0.5×2.5×0.04×5×1.6/(2.3×10)=0.017m=1.7cm故采用多层多孔布覆盖并浇水润湿养护，总厚度1.7cm，多孔布厚度1cm，蓄水0.7cm。2、β按下式计算：qii11式中：β为混凝土保温层的传热系数，δi各保温材料厚度，λi各保温材料导热系数，空气层传热系数q=23W／m2·K带入数值得qii11=2.143、混凝土虚厚度计算：'h=Kλ/β式中，'h为混凝土虚厚度，K为折减系数，取K=0.666，混凝土导热系数λ=2.33W/(m·K)，β为混凝土保温层的传热系数带入数值得，'h=Kλ/β=0.7254、混凝土计算厚度：H=h+2'h=3.95m5、混凝土表面温度，)(''22)(4tqThHhHTT其中T2为混凝土结构表面因水泥水化热而升高的温度数值，龄期t时，混凝土中心温度与外界气温之差)(tT=Tmax(t)-qTT2(3)=30+4*0.725*（2.5-0.725）（60.9-30）/3.952=40.2(°C)T2(6)=30+4*0.725*（2.5-0.725）（66.55-30）/3.952=42.6(°C)T2(9)=30+4*0.725*（2.5-0.725）（63.26-30）/3.952=38.03(°C)T2(12)=30+4*0.725*（2.5-0.725）（54.65-30）/3.952=36.6(°C)经计算，得出不同龄期砼中心温度和表面温度如下表。T（d）36912T1(t)(°C)55.0661.5557.5649.85T2(t)(°C)40.242.638.0336.6T1(t)—T2(t)(°C)14.8618.9519.5313.25由上表可知，混凝土内外温差＜25°C，符合要求。五、温度应力计算1、混凝土各龄期的收缩值10210)1()(MMMetbtyy；0y―标准状态下混凝土的极限收缩值，一般为3.24×10－4；b―经验系数，取0.01；e为常数，取值2.718；t―混凝土龄期（d）；1021MMM―修正系数,具体数值见下表。M1M2M3M4M5M6M7M8M91.01.01.00.851.21.090.71.01.0各龄期砼收缩变形值如下龄期（d）36912151821280y（*10-5）0.681.321.922.683.23.84.355.682、混凝土各龄期的收缩当量温差，按下式计算:)()(ttTyyα为混凝土的线膨胀系数，取1.0*10-5混凝土各龄期的收缩当量温差龄期（d）3691215182128Ty(t)0.681.321.922.683.23.84.355.683、各龄期混凝土最大综合温度差，按下式计算△T=1/6【4Tm（t）+Tbm(t)+Tdm(t)】+Ty(t)-Tw(t)例，第三天，△T=1/6【4*55+38+38】+0.68-30=20.01各龄期混凝土最大综合温度差表龄期（d）3691215182128△T20.0123.6525.2522.0921.120.3120.1204、混凝土各龄期弹性模量，按下式，Et=Ec（1-e-0.09t）Ec为混凝土最终弹性模量，C40取3.25*104N/mm2混凝土各龄期弹性模量（*104N/mm2）龄期（d）3691215182128Et0.751.361.82.142.42.62.762.995、应力（二维时），一般用约束系数法来计算约束应力，按以下简化公式计算：式中：σ--混凝土的温度(包括收缩)应力(N/mm2)；E(t)—各龄期混凝土的弹性模量(N/mm2)；α--混凝土的线膨胀系数,取1.0×10-5；△T--混凝土的最大综合温差(℃)绝对值；S(t)--考虑徐变影响的松弛系数，根据建筑施工手册选用，详见下表；龄期（d）3691215182128S(t)0.570.520.480.440.4110.3860.3680.336R--混凝土的外约束系数，取值0.6。νc--混凝土的泊松比，取0.15；混凝土的温度(包括收缩)应力(N/mm2)龄期（d）3691215182128σ-0.6-1.18-1.54-1.47-2.08-2.04-1.44-1.426、验算抗裂度是否满足要求，抗裂安全度应满足下式要求：式中，ft--混凝土抗拉强度设计值(N/mm2)，C40混凝土取值3.39。同时，根据混凝土抗拉强度推算公式：混凝土各龄期的抗拉强度：龄期（d）3691215182128ft1.662.292.632.853.023.163.263.39抗裂度验算表如下（强度调整系数为1.15）龄期（d）3691215182128ft/σ2.761.941.711.941.451.552.263.39通过上表，可知各龄期的混凝土抗裂强度均能满足要求。