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原文传递深水高桩承台大体积混凝土施工理论及关键技术研究

论文题名：	深水高桩承台大体积混凝土施工理论及关键技术研究
关键词：	深水高桩承台;承台大体积混凝土;施工理论;承台混凝土;混凝土施工;封底混凝土;温度应力;自密实混凝土;有限元;苏通长江公路大桥;关键技术;混凝土浇筑;工程;握裹力;温度场分布;施工过程;钢护筒;钢吊箱;理论分析;计算公式
摘要：	对于深水区域高桩承台桥梁来说，承台建设是桥梁建造成功与否的关键。在深水区域施工超大型承台混凝土，其施工工艺繁多，过程复杂，涉及到工学、流体力学、热学、管理学、组织学、运筹学以及机械、电子、信息、计算机、船机等诸多学科。再加上桥址处气候条件恶劣，缺乏相应的技术理论，造成施工技术难题多，施工风险大。因此，对深水高桩承台混凝土施工过程所面临的关键技术与一般理论进行研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。　　深水高桩承台混凝土无水环境的辅助结构钢吊箱施工，是承台混凝土施工的第一道工序，其受力复杂、风险度较高。针对哑铃型超大体积钢吊箱的选型、安装、下放、封堵等关键技术，以苏通长江公路大桥基础工程为背景的有限元软件分析结果表明：在施工过程中，钢吊箱的各个构件受力状态存在重新分布现象，总体应力不大；吊箱各连接部位作为整体刚度的传递关键，受力较大，应加强联结处焊缝处理；作为吊点支撑用的钢护筒及靠船桩均为偏心受压状态，结构出现了一定的平面内水平挠度，设计、施工中应调整构件间隙。　　深水高桩承台混凝土施工的另一关键技术是封底混凝土浇筑。基于自密实混凝土混合材料及配合比的研究，分析不同组分的水下自密实混凝土工作性能、力学性能可知，超塑剂类型、填充物类型是影响其流动性的主要因素，因掺加粉煤灰、石灰石粉、微硅粉的种类和量的不同，连续级配与间断级配粗骨料不同，自密实混凝土的工作性能与密实度有较大差别。通过钢护简与封底混凝土的粘接性能试验，得到混凝土握裹力为0.63MPa。通过对封底混凝土握裹力进行的理论分析中，其计算方程表明握裹力不仅与钢护筒相对封底混凝土的滑移量有关，还与钢护筒及封底混凝土的特性参数相关联。通过建立有限元模型，用弹簧单元模拟出的封底混凝土握裹力数据，与试验结果符合良好，可以用有限元模拟试验，指导实际工程施工。　　承台混凝土的温度场研究是深水高桩承台混凝土施工研究的重点所在。通过分别用分离变量法与格林函数法分析承台混凝土两浇筑层内部的温度分布、使用冷水管冷却工况下的混凝土温度场分布，推导出的理论公式以及温度场的有限元解，可以使我们掌握混凝土浇筑过程的温度场分布规律，以便控制承台混凝土早期水化热产生的温度应力，防止有害裂缝的发生。除此之外，以有限元程序模拟大体积混凝土浇筑过程的温度变化可知，最高温度与最大温度差都要求施工过程中采取措施控制温升幅度。　　深水高桩承台混凝土施工关键技术与理论研究的主要着眼点还在于控制温度应力引起的开裂问题。通过对温度应力各个计算参数进行的理论分析，给出了徐变、弹性模量、折算弹性模量、混凝土生热速率等的具体计算公式。将基于热弹性力学与弹性徐变体性质推导出的温度应力计算公式结合工程实际，用有限元程序计算具体工程的温度应力发展过程，并以之与工程实测结果相比较，得出的结论是：前4天的表面拉应力较大，是产生表面裂缝的危险期；冷却水管是行之有效的降温措施；减小分层厚度对于降低内表温差和最高温升有明显效果；缩短层间浇筑间歇期对于减小上下层温差有重要作用；表面保温与养护对于减小内表温差、防止表面裂缝有显著效果。　　此外，通过苏通长江公路大桥基础施工总结、提炼出的单体分块超大承台的混凝土分层分块技术，分段压模与整体压模的加工、固定及透水模板布的使用与斜面混凝土入模及振捣技术，承台密集的钢筋加工、运输、安装及后浇段钢筋和塔柱钢筋的安装技术等，都可以为以后的工程实践提供参考。与此同时，承台混凝土施工的信息化与组织管理，在工程项目施工中同样具有重要作用。
作者：	邹建文
专业：	土木工程施工
导师：	徐伟
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文