中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
水泥水化是放熱過(guò)程，由于混凝土導(dǎo)熱性能較差，使得大量的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而使混凝土形成期的內(nèi)部溫度始終大于外部溫度，無(wú)法做到同步升溫和同步降溫，形成非線性的溫度梯度。
對(duì)于薄壁混凝土箱梁，由于有著較高的表面積與體積比，可以使內(nèi)部的熱量傳導(dǎo)到表面，避免較大的升溫。但是大跨度混凝土箱梁，在墩頂附近的腹板、底板以及橫隔板還是比較厚，會(huì)產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，致使早期混凝土開裂，應(yīng)引起足夠的重視。
在節(jié)段預(yù)制拼裝的混凝土橋梁中，為減輕預(yù)制節(jié)段的吊裝重量，有時(shí)對(duì)于含有橫隔梁的節(jié)段，采取“先預(yù)制箱體，后澆筑隔板”的兩次成型方法。由于橫隔梁現(xiàn)澆混凝土的體積較大，后澆隔板的水化熱變形會(huì)受到先預(yù)制箱體的約束，且周圍散熱條件較差，結(jié)果造成箱體隔梁的開裂。
在實(shí)際工程中有這樣一個(gè)案例：某剛構(gòu)一連續(xù)體系橋梁，采用節(jié)段預(yù)制拼裝方法施工，墩頂0號(hào)段先預(yù)制箱梁外殼，待吊裝到墩頂之后，再澆筑其中的橫隔梁。橫隔梁厚3m，高2.9m，橫橋向?qū)?/FONT>2m(頂板底處達(dá)6m以上)?，F(xiàn)澆橫隔梁采用C55高性能混凝土，每立方米混凝土水泥用量為494kg，水灰比為0.314，不添加粉煤灰。在橫隔梁混凝土澆筑后2-3d，墩頂o號(hào)段的右腹板外側(cè)面發(fā)現(xiàn)兩條水平裂紋，分別長(zhǎng)1.7m、1.9m；左側(cè)腹板發(fā)現(xiàn)1條水平裂紋，長(zhǎng)0.98m，裂縫寬度在0.3-O.4mm之間。并且，采用同樣方法施工的幾個(gè)0號(hào)段，均發(fā)生了類似情況。
為了較準(zhǔn)確地講行仿真分析，取工地水泥試樣，在試驗(yàn)室實(shí)測(cè)單位體積水泥的最終水化熱約為340 kJ/kg，用最小二乘法擬合放熱曲線，得出水化系數(shù)n的取值為0.39。
建立三維有限元模型進(jìn)行水化熱效應(yīng)的仿真分析，先進(jìn)行熱分析，再進(jìn)行應(yīng)力分析。采用三維溫度單元進(jìn)行瞬態(tài)熱分析，再將熱分析得到的節(jié)點(diǎn)溫度作為體荷載施加在結(jié)構(gòu)單元上進(jìn)行應(yīng)力分析。溫度場(chǎng)分布規(guī)律為：預(yù)制箱梁腹板內(nèi)側(cè)溫度明顯高于外側(cè)表面溫度，2.5d后達(dá)到最大值47℃，梁體內(nèi)外溫差最大21℃左右；橫隔梁最高溫度在澆筑2.5d時(shí)達(dá)到66℃，墻體內(nèi)外溫差最大38℃左右。上述溫度場(chǎng)作用下應(yīng)力分布情況為：梁體腹板中部出現(xiàn)66℃，墻體內(nèi)外溫差最大38℃左右。上述溫度場(chǎng)作用下應(yīng)力分布情況為：梁體腹板中部出現(xiàn)一條水平分布的縱向拉應(yīng)力帶，該處2d時(shí)出現(xiàn)最大拉應(yīng)力6.5MPa左右，如果不采取措施，水平裂縫不可避免。橫隔梁豎向應(yīng)力在澆筑3d時(shí)達(dá)到最大應(yīng)力llMPa左右，位于橫隔梁中間孔洞上倒角處，另外從應(yīng)力云圖可見，橫隔梁有可能在多處出現(xiàn)裂縫。
根據(jù)以上結(jié)論可知，當(dāng)采取原有配合比和施工方法時(shí)，產(chǎn)生裂縫的可能性極大，因此，建議優(yōu)化混凝土配合比，有針對(duì)性地加強(qiáng)局部構(gòu)造配筋，或采取分層分塊澆筑或使用冷卻水管等方法改進(jìn)施工工藝。
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