Ｃ８０鋼纖維混凝土拱圈溫度試驗分析

摘 要：為了研究Ｃ８０鋼纖維混凝土水化熱過程和日照作用下的溫度場分布情況，以某山區(qū)拱橋拱肋為研究對象，對拱圈夏冬季節(jié)１＃節(jié)段澆筑過程和澆筑完成后截面溫度進(jìn)行了持續(xù)監(jiān)測，分析了在水化熱過程中和日照作用下拱圈截面的溫度場演變特征。結(jié)果表明：混凝土拱圈在澆筑初期快速升溫，冬季最大峰值溫度達(dá)到了４４.８℃，夏季最大峰值溫度達(dá)到了５９.２℃，拱圈截面板厚方向測點最大溫差達(dá)到了７.４℃。拱圈在拆模后箱外側(cè)混凝土溫度隨外界環(huán)境變化呈現(xiàn)周期性波動，頂?shù)装逋粫r刻峰值溫差達(dá)到了５.６℃。

關(guān) 鍵 詞：大跨度拱橋；拱圈；Ｃ８０鋼纖維混凝土；溫度場；日照作用；水化熱；入模溫度；溫度梯度

中圖分類號：ＴＵ４４５ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２４）０４－０４４９－０８

懸臂澆筑混凝土拱橋由于其耐久性好、后期養(yǎng)護(hù)便利等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于山區(qū)河谷地區(qū)橋梁建設(shè)。懸澆拱橋在拱腳處節(jié)段通常具有較大垂直傾斜角，在外界復(fù)雜自然環(huán)境和自身混凝土水化熱作用下會產(chǎn)生不均勻溫度場，而混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部所產(chǎn)生的較大溫度梯度可能會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，進(jìn)而影響其耐久性［１－２］。因此，明確不同場景下的拱肋溫度場變化規(guī)律對懸澆拱橋設(shè)計與發(fā)展具有一定意義。近年來，許多專家學(xué)者對溫度場已經(jīng)開展了一系列研究。顏華等［３］基于基函數(shù)逼近和卡爾曼濾波提出了一種溫度場重建算法，利用３種不同算法對４種典型溫度場模型進(jìn)行了仿真模擬分析，結(jié)果表明，相對于其他兩種算法，ＢＦＡＫＦ法所重建的溫度場與模型溫度場更接近。李鴻盛等［４］在混凝土中加入自制水化熱抑制劑和粉煤灰，有效降低了大體積混凝土早齡期水化溫度。侯煒等［５］對天寧溝大橋主墩承臺水化熱時變溫度效應(yīng)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，承臺混凝土入模溫度越低其最大絕熱溫升越小。陳黎陽［６］在混凝土箱梁上布置大量溫度傳感器，得到箱梁早齡期溫度場分布情況，并建立對應(yīng)的有限元仿真模型進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明，有限元軟件可以有效模擬箱梁混凝土水化熱過程的溫度場變化。任海濤等［７－９］分析了箱梁水化熱作用下的溫度應(yīng)力，明確了早齡期混凝土箱梁溫度應(yīng)力最大位置，認(rèn)為可以通過控制拆模時間、優(yōu)化養(yǎng)護(hù)條件等方法減少溫度應(yīng)力值進(jìn)而避免裂縫的產(chǎn)生。路兆印［１０］對兩種不同截面尺寸翼緣板箱梁溫度場進(jìn)行了連續(xù)觀測，結(jié)果表明，箱梁局部尺寸越大，該部位水化熱溫度峰值越高，達(dá)到峰值所需時間越短。戴公連等［１１］分析了混凝土箱梁在冬、夏季兩種外界環(huán)境作用下的溫度場時變規(guī)律，提出了不同條件下混凝土箱梁水化熱溫度荷載模式。ＴＡＹＳＩ等［１２－１３］建立了混凝土箱梁有限元模型，對影響箱梁溫度場的各類參數(shù)進(jìn)行了分析和統(tǒng)計。張雙洋［１４］對北盤江大橋日照作用下的溫度場進(jìn)行了實測，總結(jié)了常規(guī)Ｃ８０混凝土無翼緣板箱梁冬、夏日各個部位的溫度變化規(guī)律。ＬＥＩ等［１５］利用某混凝土箱梁橋現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)得到了溫度梯度預(yù)測模型，結(jié)果表明，側(cè)向溫度梯度會引起較大拉應(yīng)力。