散热条件对筏板基础混凝土温度应力计算的影响.pdf

l 2 4 四川建筑科学研究 S i c hn a n B u i l d i n g S c i e n c e 第3 6卷第 4期 2 0 1 0年 8月 散热条件对筏板基础混凝土温度应力计算的影响 赵丽君， 马云玲 ( 洛阳理工学院， 河南 洛阳4 7 1 0 2 3 ) 摘要： 以筏板基础为研究对象， 在应用“ 王铁梦法” 对筏板基础混凝土温度应力进行计算的基础上 ， 重点提出散热条件对温 度应力计算的影响， 在考虑散热条件后对温度应力进行重新计算。通过对两种方法计算结果的分析， 得出温度应力计算的修 正方法， 可供筏板基础混凝土抗裂分析计算时参考试用。 关键词： 筏板基础； 温度应力 散热条件； 裂缝控制 中图分类号： T U 4 7 1 1 5 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 0 ) 0 41 2 4 0 3 The i n flu e n c e 0 f r a f t f o un d a t i o n t e m p e r a t ur e s t r e s s c a l c u l a t i o n b y r a d i a t i o n c o n d i t i o n Z H A 0 L i j u n MA Y u n l i n g ( L u o y a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， L u o y a n g 4 7 1 0 2 3 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： R a f t f o u n d a t i o n w a s r e s e a r c h i n g o b j e c t i n t h i s p a p e r ， b a s i n g o n t h e t r a dit i o n a l “ WA N G T i e m e n g Me t h o d ” ， t h e i n fl u e n c e o f t e mp e r a t u r e s t r e s s c alc u l a t i o n b y r a d i a t i o n c o n d i t i o n Was p u t f o r w a r d e mp h a t i c a l l y Ac c o r d i n g t o a n aly z e a n y s i s t h e t wo c a l c ula t i o n r e s ult s ， o b t a i n s t h e mo r e p r e c i s e t e mp e r a t u r e s t r e s s e a l c u l a t i o n al me t h od Co n s e q u e n t l y the o f c o n c r e t e c r a c k c alc u l a t i o n a n d a n aly s i s r e s ult c a n b e mo r e p r e c i s e a n d r e l i a b l e Ke y wo r d s ： r a f t f o u n d a t i o n； t e mp e r a t u r e s t res s ； r a dia t i o n c o n 出t i o n； c r a c k c o n t r o l 0 引 言 1 “ 王铁梦法温度收缩应力的计算 筏板基础混凝土体积大 ， 混凝土在浇筑和固化 过程 中释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩 作用 ， 由此容易产生较大的温度收缩应力 ， 导致混凝 土出现裂缝 ， 从而影响基础的整体性、 防水性和耐久 性 ， 成为结构的隐患。所以， 筏板基础混凝土结构在 施工中的一个重要技术课题 ， 就是如何控制温度应 力 ， 从而达到对裂缝的控制。 筏板基础混凝土产生裂缝的原因很多， 其中包 括混凝土 自身的因素： 如因水泥水化热散失时混凝 土降温而产生的温度裂缝、 混凝 土中水泥浆硬化时 体积收缩所产生的硬化收缩、 混凝土干燥时产生的 干缩等； 环境的因素： 如外界对混凝土变形的约束、 地基不均匀沉降、 外界温度升降使混凝土膨胀或收 缩； 人为的因素： 如设计 的欠缺、 混凝土配合 比选用 不当、 施工质量差、 材料质量不合格等。在这些因素 中， 水泥水化释放的水化热会引起混凝土浇筑块 内 部温度和温度应力的剧烈变化 ， 是筏板基础混凝土 产生裂缝 的主要原因。 收稿日期 ： 2 0 0 9 - 0 1 - 2 0 作者简介 ： 赵 丽君( 1 9 7 7一) ， 女 ， 河南封丘 人， 硕士 ， 讲师 ， 主要从事 建筑结构的设计 、 教学和研究 。 基金项 目 河南省科技厅项 目( 2 0 0 8 49 6 ) E ma i l ： l y z l j 2 0 0 8 1 2 6 c o m 高层建筑的筏板基础其厚度远远小于其他两个 方向的尺寸 ( 长、 宽 ) ， 当底板厚度与长度之 I ： h t J , 于 等于0 2 ， 即H L 1 1 5 ， 满足抗裂条件。 3 3 考虑散热条件的温度应力计算 在上面的温度应力计算 中， 没有考虑散热条件 的影响， 下面， 考虑散热条件对水泥水化热降温温差 的影响， 重新计算温度应力。 各龄期不同厚度结构的水化热温升与绝热温升 的关系 ， 如图 1 所示。由图中曲线可以看出， 结构厚 度越薄 ， 水化热升温阶段越短， 温度峰值出现较早 ， 很快产生降温。结构厚度越厚， 则水化热升温阶段 越长， 温度峰值出现较晚 ， 且持续时间较长。 3 3 1 各龄期降温的综合温差 下面， 根据 “ 非绝 热温升 ” 情况下 ， 考虑散热条 件对混凝土水化热温升与绝热温升的影响 ， 由图 1 查得 2 5 m厚筏板基础 的水化热温升与绝热温升 的 比值 l ， 由T m = + 。 一 i I 重新计算各龄期 o 6 l 2 l 8 2 4 3 0 d 龄 期 ( 0 d 图 1 各龄期不同厚度 结构 的水化热温升与 绝热温升的关系 F i g 1 Th e r e l a t i o n b e t we e n h e a t o f h y d r a t i o n t e mp e r a t ur e r i s e a n d h e a t i n s u l a t i o n t e m pe ra t ur e r i s e o f d i ffe r e n t t h i c k n e s s s t r u c t u r e o f e v e r y a g e o f c o nc r e t e 的水化热降温温差 和各龄期降温的综合温差。 计算结果见表 9 。 表 9 各龄期降温的综合温差 Ta b l e 9 T h e c o mp r e h e n s i v e t e m p e rat u r e d iff e r e n c e o f e v e r y a g e o f c o n c r e t e t e mp e r a t u r e d e c r e ase 龄期 d 6 9 1 2 1 5 1 8 2 1 2 4 2 7 3 0 rm 1 8 3 0 5 4 6 0 5 4 3 6 2 4 1 8 0 6 ( t ) 1 2 1 2 1 1 1 2 1 0 1 1 1 0 0 9 1 0 T= 十 ( f ) 3 0 4 2 6 5 7 2 6 4 4 7 3 4 2 7 1 6 总温差 T= + + + 。 = 3 9 7 c ( = 3 3 2 抗裂度验算 总降温产生的最大温度应力 ： + ， + + 3 o =1 1 4 7 MP a0 9 3 4 M P a ， 二者 比较接近， 应 该说考虑散热条件可以提高温度应力计算的精度， 抗裂度验算 K= f o - =1 9 61 1 5 ， 满 足抗 裂条 件 ， 即不会产生贯穿性裂缝。 4 结 论 ( 1 ) 在筏板基础混凝土的施工过程 中， 温度与 温度应力的发展规律对混凝土的裂缝控制是至关重 要的。降低混凝土内部的最高温度或者在施工时使 混凝土表面保持较高 的温度 ， 尽可能使混凝土内部 与表面的温差减小 ， 避免产生温度裂缝 。 ( 2 ) 通过理论分析 和工程实例可 以看 出， 考虑 散热条件来计算温度应力， 使得温度应力计算与工 程温度变化的实际情况更为接近， 从而使抗裂分析 计算结果更加准确可靠， 有效提高抗裂分析的精度。 ( 3 ) 本文的结论 ， 可供筏板基础混凝 土抗裂分 析计算时参考试用。 参 考 文 献 ： 1 王铁梦 工程结构裂缝控制 M 北京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 7 2 朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 M 北京： 中国 电力出版社， 1 9 9 9 3 游宝坤 取消伸缩缝的设计新方法 J 建筑结构， 1 9 9 3 ( 1 ) 4 游宝坤 ， 等 钢筋混 凝土构 筑物裂 渗控制 新技术 J 建筑结 构 ， 1 9 9 2 ( 1 ) 5 赵志缙， 等 高层建筑施工 M 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 5