admin 浅谈舟山西堠门大桥承台大体积砼的施工及监理
1.前言
西堠门大桥是舟山大陆连岛工程中的第四座大桥，北端连接册子岛，南端连接金塘岛，横跨西堠门水道，为主跨1650m的大跨径悬索桥。其南北承台混凝土平面尺寸为16.8×22.8m、高7m，单个承台混凝土方量约2643m3，砼设计强度等级C30.南北承台均采用桩基础，承台底部为12根Ф2.8m嵌岩桩。
大体积混凝土由于水化热作用，混凝土浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段，在这个阶段中混凝土的体积亦随之伸缩，若各块混凝土体积变化受到约束就会产生温度应力，如果该应力超过混凝土的抗裂能力，混凝土就会开裂。
为防止大体积混凝土温度裂缝的产生，应主要从两方面着手：一是提高混凝土材料本身的抗裂特性；二是减小外力、温度、约束等作用在结构内部产生的效应。
大体积混凝土施工主要难度在于如何控制水化热，避免混凝土开裂或造成过大的温度应力。目前采用的通用办法就是优化配合比，调节混凝土材料的入模温度，混凝土内部进行温度调节，合理划分浇筑高度及浇筑顺序，加强混凝土的养护等措施。
2.混凝土配合比优选及原材料选择
为使大体积混凝土具有水化热低、可泵性好、体积稳定性好、抗侵蚀性和抗裂性能优良等性能，砼进行如下试配：
2.1水泥：选用采用华新32.5矿渣硅酸盐水泥，备选南京双猴32.5矿渣硅酸盐水泥，根据试验结果，水泥的细度、标准稠度、凝结时间、安定性、胶砂强度均满足规范要求。
2.2粉煤灰：选用谏壁电厂I级粉煤灰，其品质检验指标符合规范要求。
2.3外加剂：选用江苏建科院JM-2缓凝高效降水剂，其品质检验指标符合规范要求。
2.4砂子：选用福建闽江砂，其性能检验指标符合规范要求。
2.5石子：选用镇海大东方石场石子，其物理、化学性能检验指标符合规范要求。
2.6水：自来水。
2.7砼的水胶比为0.414，经过多次试配及监理试验室平行试验，确定C30泵送砼每立方材料用量：水泥259kg、中砂759kg、碎石1069kg、水153.2kg、粉煤灰111kg、外加剂2.22kg；坍落度为80～185mm.
3、大体积混凝土温度应力仿真计算
大体积砼施工的关键是控制温度裂缝的出现，为了验算砼温差和砼收缩所产生的温度应力是否超过当时承台砼的极限抗拉强度，进行了防裂理论计算：
3.1数值模型
计算中使用的绝热温升、弹性模量、徐变度的数值模型分别为：
3.1.1绝热温升
绝热温升公式取双曲线函数
3.1.2 弹性模量
3.1.3徐变度
3.2混凝土材料参数
承台混凝土弹性模量、劈裂抗拉强度、绝热温升、线膨胀系数根据经验取值。
表3－1混凝土物理热学参数
工程部位 混凝土标号 弹模增长
指数 最终弹模
（×104MPa） 热胀系数
（10-6/℃） 混凝土绝热温升（℃）
承台 C30 0.15 3.4 8.46 32.0
表3－2混凝土劈裂抗拉强度取值表（MPa）
龄期（d） 7 14 28 60
C30 1.21 2.15 3.01 3.4
3.3其他计算条件
u单个承台混凝土平面尺寸为16.8×22.8m，高7m，分四层浇筑，浇筑厚度分别为1.5m、1.5m、1.5m、2.5m.
u承台受12根Ф2.8m桩基约束，计算时基础弹模取2.4×104MPa.
u计算时考虑混凝土表面的保温，按侧面覆盖一层聚乙烯卷材和一层彩条布、顶部覆盖两层麻袋考虑。
u计算时考虑冷却水管降温效果。承台混凝土共布设五层冷却水管，冷却水管水平间距为0.9m.取C30承台混凝土水化热温升32℃。
u气温资料参考招标文件，平均风速按6m/s考虑。
u计算时考虑徐变对混凝土应力的影响。
3.4计算结果
表3－3承台混凝土内部温度计算结果
工程部位 混凝土标号 温度（℃） 龄期（d） 内表温差（℃）
承台第一层 C30 41.8 2-3 12.5
承台第二层 C30 42.0 2-3 12.6
承台第三层 C30 42.0 2-3 12.6
承台第四层 C30 42.3 1-2 12.6
表3－4承台混凝土温度应力特征值（MPa）
龄期
部位 7d 14d 28d 60d 90d 120d
承台第一层 0.83 1.25 1.51 1.91 2.32 2.29
承台第二层 0.87 1.27 1.55 1.89 2.30 2.26
承台第三层 0.87 1.26 1.52 1.85 2.30 2.25
承台第四层 0.97 1.24 1.48 1.79 2.32 2.23
对比表3－2、表3－4可以看出，承台分四次浇筑，砼内部各龄期主拉应力均小于混凝土劈裂抗拉强度，混凝土抗裂安全系数K≥1.3，能满足要求。
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