淺談醫院回旋加速器大體積混凝土溫度應力計算

王春志

（廣東華方工程設計有限公司　510220）

1　工程概況

擬建回旋加速器位于廣州某腫瘤醫院地下二層地下室，回旋加速器基礎形式采用灌注樁基礎形式，底板厚1.5m，頂板厚2.2m，側墻最大厚2.2m，結構混凝土抗滲等級為P8，混凝土強度等級為C35，其配合比（水泥：砂：石：水：外加劑：混合材）為 1：2.96：4.25：0.68：0.03：0.67。本工程以2.2m厚墻體混凝土作為代表計算溫度應力。

2　混凝土溫度應力計算

2.1　水泥水化熱計算

公式：Q=KQ0（式中：Q-膠凝材料水化熱總量（KJ/kg）；K-水化熱調整系數，K=K1+K2-1；Q0-水泥水化熱總量）根據公式K=0.946+0.948-1=0.894本工程用水泥：硅酸鹽水泥42.5R，用量246kg，膠凝材料總計410kg。則28d膠凝材料水化熱總Q=375X0.894=335.25kJ/kg

2.2　混凝土的絕熱溫升

T=W×Q×（1－e-mt）/（C×ρ）式中：T（t）-齡期為t時的絕熱溫升（℃）；W-膠凝材料用量（kg/m3）；C-混凝土的比熱，取 0.96（KJ/kg·℃）；ρ-混凝土重力密度，取 2400（kg/m3）；m-取 0.4（d-1）；t-混凝土齡期（d）；當取值 t=0時，則Tmax=59.66℃。

2.3　混凝土各齡期溫度計算

T1（t）=Tj+Tmax×ζ（t）式中：T1（t）-中心計算溫度（℃）；Tj-混凝土澆筑溫度（℃），取 25℃；ζ（t）-t齡期降溫系數，混凝土中心溫度計算結果：T1（3）=60.56；T1（6）=59.96；T1（9）=56.30；T1（21）=36.69。

T2（t）=Tc+4h′（H-h′）[T1（t）-Tc]/H2式中：T2（t）-表面溫度（℃），Tc-施工期平均溫度（℃），h′-取 0.328m，H-計算厚度（H=h+2h′=2.86m），T1（t）-中心溫度（℃），表面溫度計算結果：T2（3）=36.50；T2（6）=36.26；T2（9）=34.77；T2=（21）26.79。

△T（t）=T1（t）-T2（t），則混凝土里表溫差計算結果：△T（3）=24.06；△T（6）=23.70；△T（9）=21.53；△T（21）=9.90。根據規范要求混凝土澆筑體的里表溫差不宜大于25℃，因此滿足規范相關要求。

2.4　混凝土各齡期的彈性模量

E（t）=βEo（1-e-φt）式中：E0-混凝土的彈性模量，取 31500，φ-系數，取 0.09，β-修正系數，則混凝土各齡期的彈性模量為：E（3）=7378；E（6）=13010；E（9）=17310；E（21）=26472。

2.5　混凝土各齡期的收縮變形、收縮當量溫差

εy（t）=εo（t）（1－e-mt）M1.M2…M11式中：M-混收縮變形修正系數。則εy（3）=0.0000205；εy（6）=0.0000405；εy（9）=0.0000598；εy（21）=0.0001316。Ty（t）=εy（t）/α，α-線膨脹系數。Ty（3）=2.053；Ty（6）=4.046；Ty（9）=5.980；Ty（21）=13.160。

2.6　混凝土最大綜合溫差絕對值

△T（t）=T0+T（t）×0.666+Ty（t）-Tq，△t-最大綜合溫差絕對值；T-入模溫度，取 25℃；Tq-外部環境溫度。則△T（3）=52.384；△T（6）=53.979；△T（9）=53.476；△T（21）=47.598。

2.7　混凝土各齡期的收縮應力、抗裂計算

σ（t）=E（t）α△T（t）.r.s/（1-V），ν-混凝土的泊松比，取0.15；r-混凝土的松弛系數；取 0.4；s-混凝土外約束系數，取 0.32。則 σ（3）=0.546；σ（6）=0.992；

σ（9）=1.307；σ（21）=1.779。ftk（t）=ftk（1-e-rt），式中：ftk-抗拉強度標準值，取 2.2；γ-系數，取 0.3；則 ftk（3）=1.305；ftk（6）=1.836；ftk（9）=2.052；ftk（21）=2.196。μ（t）=ηftk（t）/σ（t），式中：η-摻合料影響系數，取1.15.則：μ（3）=2.761；μ（6）=2.761；μ（9）=1.812；μ（21）=1.425，比值均大于1，因此滿足抗裂條件。

3　結語

此工程的溫度應力分析方法適用于一般類似大體積混凝土澆筑，計算方法相對簡單。通過設計結合有效的施工工藝，控制其溫度應力不超過混凝土抗拉強度，從而達到裂縫控制目的。

[1]《混凝土結構設計規范》（GB50010-210）.中國建筑工業出版社.

[2]《大體積混凝土溫度測控技術規范》（GB/T51028-2015）.中國建筑工業出版社.

[3]《大體積混凝土施工規范》（GB50496-2009）.中國計劃出版社.