云南云岭高速公路工程咨询有限公司 云南昆明
摘要：在云南省某高速公路响水箐2号大桥的建设过程中，涉及到大体积承台混凝土的施工，为了避免承台施工过程中水化热造成的不利影响，需采取合理有效的方案对承台进行降温。以响水箐2号大桥右幅4#承台为例，阐述大体积承台混凝土水化热仿真模拟与现场实测温度对比分析，从而为同类工程提供参考。
关键词：大体积混凝土；水化热；仿真模拟；对比分析
1 工程概况
响水箐2号大桥位于云南省某高速公路，为跨越山谷而设。该桥分左右两幅，每幅桥宽均为16.5m，桥跨布置为：（2×30）m连续小箱梁+（73+130+73）m连续刚构+（3×30）m连续小箱梁，全桥长432 m。该桥右幅4#承台采用C30混凝土浇筑，混凝土的配合比为：水泥：砂：水：碎石：粉煤灰：外加剂 = 350：870：172：994：60：4.2。承台尺寸为长×宽×高 = 13.2m× 13.2m×5m，混凝土用量为871.2m³，一次浇筑完成。
2 温度监测目的
对于大体积混凝土的浇筑，即便是采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥，浇注完毕后核心混凝土在养护期间仍受水化热的影响，如果不加控制，内部的温度将长期处于高热状态，混凝土内外温差将会导致混凝土产生内部和表面的裂缝，务必通过各种措施实施内部降温。就开裂的力学机理和大体积混凝土施工温度控制的目的而言，大体积混凝土施工温度控制的本质是：控制大体积混凝土结构的温度拉应力不超过混凝土相应龄期的抗拉强度。
3 桥墩承台水化热仿真模拟
3.1 计算概述
施工前结合桥梁自身特点，对大体积混凝土承台的温度场及温度应力进行较为精确的计算是很有必要的。通过计算便于在施工过程中采取一系列针对性措施，有效控制大体积混凝土的水化热，减少混凝土内外温差，避免混凝土内部和表面的裂缝产生。以下是本桥承台大体积混凝土的水化热分析，计算软件采用midas/civil 2015。模型共建4016个实体单元，共设置5层冷却水管的大体积承台有限元模型，层间按#字形交错布置。
3.3仿真模拟结果
根据计算结果在考虑管冷效应的情况下，分别对1/2承台有限元模型混凝土底部及中心位置进行了抽样处理，绘制温度时程曲线图。
3.4 仿真模拟结果分析
根据水化热仿真模拟结果，从图3.3.1~图3.3.2可以看出在冷却水管正常通水的情况下，混凝土内部温度可以得到较好的控制。最高温出现在混凝土浇筑完毕后2~3天，为70℃，72h后进入缓慢降温阶段，16天后趋于稳定。
4 桥墩承台温度监测实施情况
4.1 总体概述
4#承台共布置65个温度测点，预埋完成后对传感器进行测试，所有传感器正常工作。承台混凝土从开始浇筑至结束，共使用19h。
4.2 承台温度监测测点布置
对承台进行针对性布置测点，本承台共布置5层测点，为放射状布置，测点布置图详见图4.2.1，当测点位置与冷却管较近时，适当调整测点位置。
4.4温度监测结果
4.4.1 环境温度监测
本次58组温度监测历时18d，其中最高温度为22.7℃，最低温度为7.3℃，环境平均温度为13.8℃。
4.4.2 冷却管进出口水温监测
现场采用热水循环+掺入小部分冷水控制进水温度，通过对水温的及时调控，控制进水温度在比混凝土中心温度低15~25℃之间，进出水口温度之差介于2~6℃之间。
4.4.3 桥墩承台混凝土温度监测
现场测得承台混凝土入模温度为22.2℃；最高温度为63.6℃，出现在混凝土浇筑完成后52h，位于7-3#测点；最大表里温差为27.2℃。实测温度部分测点混凝土温度变化情况见图4.4.3.1、图4.4.3.2。
4.4.5 监测结果分析
根据温度监测结果，位于承台侧表面的测点，在承台浇筑过程中，从底部至顶部的承台混凝土依次升温，承台浇筑完成19h后，承台侧面表层混凝土温度达到最高温，最高温度为48.3℃。由于表面混凝土热交换较快，承台侧面表层混凝土温度下降相对较快且受环境温度影响比较大。
位于承台内部的测点，在承台浇筑过程中，从底部至顶部的承台混凝土温度也是依次升高，混凝土浇筑完成52h后，承台内部温度达到最高，最高值为63.6℃，承台内部温度在63℃附近稳定约15h后，温度开始稳定下降，承台内部混凝土平均日降温速率约为2.0℃/d。
5 结论
5.1承台混凝土水化热仿真模拟中核心混凝土最高温度比实测温度高6.4℃，理论值略高于实测值，可能原因为（1）仿真模拟环境温度与实际环境温度存在误差；（2）仿真模拟承台浇筑为瞬时完成，而实际承台混凝土浇筑历时19h，在实际浇筑过程中，混凝土伴有水化热产生，并缓慢散热。
5.2承台混凝土水化热仿真模拟中核心混凝土在浇筑完成50h后达到峰值，稳定约10h后温度开始缓慢下降，降温速率约为2.0℃/d。实际监测中承台核心混凝土在浇筑完成52h后达到峰值，稳定15h后温度开始缓慢下降，降温速率约为2.0℃/d。承台混凝土水化热仿真模拟温度变化与实际监测变化结果基本一致。
5.3采用热水循环的方式进行混凝土温控，能有效的控制混凝土内外及冷却水管混凝土局部温差，防止混凝土整体降温速率过快而产生的有害裂缝，建议采用热水循环方式进行冷却通水时间≥10d。
参考文献：
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论文作者:孟祥昌,杨永伟,杨小琥
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/30
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