虎门二桥S3标承台塔座温控方案的设计

2018-03-12

福建质量管理 2018年4期

(1.重庆交通大学河海学院重庆 400074；2.中国交通建设股份有限公司广东广州 510000)

一、工程概况

虎门二桥全线长12.891km,含大沙水道桥和坭洲水道桥两座悬索桥。其中，大沙水道桥东塔采用门式索塔结构，索塔高度193.1m(包括塔座及鞍室)，索塔基础采用52根D2.5m的钻孔灌注桩，桩长105m。承台采用圆端哑铃型，平面总尺寸82.55×25m，厚度6m，塔座为棱形台，底面尺寸19×22m，顶面尺寸15×18m，顶标高+6.0m，厚度2m。承台钢筋1298t，C40混凝土9273.7m3，封底垫层混凝土C20，厚度0.6m，共计1021m3。塔座钢筋92.1t,C40混凝土1020.2m3。

图1-1 承台塔座结构

大沙水道桥东塔尺寸巨大，混凝土方量多，为典型的大体积混凝土。为防止温度裂缝，需对大体积混凝土结构进行合理的温控设计，控制大体积混凝土结构内部因温度变化引起的拉应力不超过混凝土相应龄期的抗拉强度。大体积混凝土裂缝控制的途径有两个：一是通过优选原材料、优化配合比提高混凝土本身的抗裂性能；二是采取有效控温措施，降低大体积混凝土施工、养护过程(主要是混凝土的降温过程)中内部及其表面的拉应力(温度应力)。

二、温度应力仿真计算

(一)模型参数

大沙水道桥东塔承台长82.55m、宽25m、高6m，高度方向分两层浇筑，分层高度为2m+4m，每层混凝土分左右幅进行浇筑，中部设2m后浇段；塔座高2m，一次浇筑。

(二)环境条件及浇筑温度

依据当地气象资料和原材料温度的经验数据，按照表2-1提供的基准混凝土配合比，根据《水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程》(JTS 202-1-2010)对不同浇筑月份的混凝土出机口温度进行估算。考虑采取水泥进场温度控制、粗骨料遮阳、拌合水冷却等方式控制原材料温度：水泥温度控制低于60℃、粉煤灰、矿粉温度控制低于35℃、拌合水控制低于10℃。在3月～5月施工，C40混凝土出机口温度可以控制为22.3～27.6℃，仿真计算时浇筑温度取为26℃。

(三)仿真计算结果

1.温度计算结果

在以上设定条件下，承台内部最高温度计算值为66.1℃，塔座内部最高温度计算值为62.0℃，符合《水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程》(JTS 202-1-2010)对混凝土内部最高温度低于70℃的规定。温峰出现时间约为浇筑后第2～3天,承台塔座混凝土温度场特点为内部温度较高、散热较慢，施工时应注意加强内部通冷却水，注意表面保温。

混凝土早期由于内表温差引起表面拉应力，后期由于基础温差引起内部拉应力。构件混凝土早期(3d)应力发展较快，集中于构件表面，表现为拉应力；7d后有部分应力向构件内部转移并逐渐发展至稳定水平。后期由于塔座的浇筑，在塔座范围内产生一定的压应力。

承台各龄期最小抗裂安全系数为1.42，塔座各龄期最小抗裂安全系数为1.40，安全系数≥1.4，符合安全系数设计要求。开裂风险点在于：

1)承台第一层后期，由于收缩和基础约束产生的内部拉应力较大；

2)承台第二层和塔座早期，因为内表温差产生的表面拉应力较大；

3)计算浇筑间隔期承台为10d，塔座为15d，应注意避免浇筑间隔期过长，引起基础约束过大。

为减少承台、塔座开裂风险，应该注意混凝土早期的保温以及后期养护的保湿保温。