大体积混凝土钢拱架承台和大面积预应力混凝土楼面裂缝控制计算.doc

大体积混凝土钢拱架承台和大面积预应力混凝土楼面裂缝控制计算1.1拱脚承台大体积混凝土裂缝控制计算(1)大体积砼拱脚承台概况钢拱脚承台尺寸（长宽高）约：30233m；施工面积约690m2，砼浇筑量约2070m3，假定C40混凝土。采用42.5级普通硅酸盐水泥，掺1.2%的JM外加剂和15%的级粉煤灰。混凝土用料量和配合比见下表。混凝土用料量和配合比表结构部位拱脚大体积混凝土承台混凝土强度C40弹性模量（E）1.25104抗拉强度(ftk)2.45N/mm2混凝土用料量(kg/m3)水胶凝材料骨料水水泥JM粉煤灰细骨料粗骨料1683525.04636891123配合比水胶比0.4砂率0.38备注饮用水42.5级内掺1.2% 级内掺15%中砂碎石(2)温度应力计算A）混凝土温度计算a）计算温升值：绝热温升值： Th=wQ/(CP)+F/50=72平均温升值：tm=44b）各龄期温度混凝土浇筑后内部温度一般在第3天达到峰值，平均气温20，经推测大体积混凝土内部散热温度曲线为：散热条件下混凝土内部温度变化曲线c）各龄期混凝土收缩值及收缩当量差各龄期混凝土收缩值：SD（t）=0y(1-e-0.01t)M1M2M10其中：各种非标准条件下的各项修正系数取值。各种非标准条件下的各项修正系数取值表M11.25M21.35M31M41.0M51.0M60.93M70.77M81.2M91.0M100.8Mi=M1M2M9M101.2收缩当量温差：Ty(t)= y(t)/其中：d）综合温差和总温差综合温差：T(t)= Tm(t)+ Ty(t)总温差：T=T(t)各龄期混凝土温度变化计算表龄期（d）温度（）阶段温降（）收缩Ty(t)（）Ty(t)（）综合温差（）364.0001.149E-051.149654.6049.3962.264E-052.2641.11510.511944.06410.5401.346E-051.3461.08211.6221236.8327.2324.397E-054.3971.0508.2821532.0504.7825.416E-055.4161.0195.8011828.8371.2126.405E-056.4050.9894.2012126.6252.2127.364E-057.3640.9601.1722425.0641.5618.296E-058.2960.9312.4932721.9361.1279.200E-059.2000.9042.0313021.1060.8311.008E-0410.0770.8771.708总温差49.8B)各龄期混凝土弹性模量根据公式：E(t)=E0(1-e-0.09t) 其中： E0=1.25104N/mm23)各龄期混凝土应力松弛系数龄期36912151821242730S0.1910.2090.2120.2170.2300.2590.3100.3670.4431.000S(t)-0.20.2110.2150.2240.2450.2850.3390.4050.7224)地基水平阻力系数Cx计算Cx= Cx1+ Cx2a)地基对基础的约束Cx1计算本工程承台底部若铺100厚素混凝土垫层，取Cx1=0.8N/mm2。b)桩基对基础的约束Cx2计算桩混凝土若采用C30。当桩与结构固结接时：800灌注桩：Q=1.4104N/mm21000灌注桩：Q=5104N/mm2Cx2=nQ/F=1.7510-3N/mm2。c）地基水平阻力系数Cx计算Cx=Cx1+Cx2=0.8+1.7510-3=0.804N/mm2。温度应力计算过程见下表。龄期（d）综合温差（）E(t)(MPa)E(t)(MPa)(t)S(t)(t)(MPa)37690.16660.21513560.6810625.421.588E-040.20.14890.32818042.1115801.41.302E-040.2110.158120.27321461.1519752.631.165E-040.2150.089150.21624074.6922768.921.085E-040.2240.052180.18026068.2925071.491.034E-040.2450.036210.16427590.1726829.239.995E-050.2850.029240.15728751.9328171.059.754E-050.3390.028270.15529638.829195.379.581E-050.4050.028300.23630315.8229977.319.455E-050.7220.046max1.924混凝土实际抗裂安全度。经计算，K值满足要求。1.2大面积混凝土楼面裂缝控制计算(1)大面积混凝土楼面概况本工程预应力混凝土楼面板厚140mm，A轴长约561m，J轴长约930m，平均约745.5m， C40混凝土，选用42.5级普通硅酸盐水泥，掺10%早强型UEA-H外加剂和10%的级粉煤灰，后浇带混凝土标号提高到C45，早强型UEA-H外加剂内掺量提高到13%。大面积楼面混凝土用料量和配合比见下表。混凝土用料量和配合比表结构部位楼面梁、板（非后浇带）混凝土强度C40弹性模量（E）1.25104抗拉强度(ftk)2.45N/mm2混凝土用料量(kg/m3)水胶凝材料骨料其它水水泥UEA-H粉煤灰细骨料粗骨料聚丙烯纤维1683364242724.81087.20.84配合比水胶比0.4砂率0.40.002备注饮用水32.5级内掺10% 级内掺10%中砂碎石相对胶凝材料混凝土用料量和配合比表结构部位后浇带混凝土强度C45弹性模量（E）1.35104抗拉强度(ftk)2.6N/mm2混凝土用料量(kg/m3)水胶凝材料骨料其它水水泥UEA-H粉煤灰细骨料粗骨料聚丙烯纤维184354604670210540.92配合比水胶比0.4砂率0.40.002备注饮用水32.5级内掺13% 级内掺10%中砂碎石相对胶凝材料(2）楼板混凝土温度应力计算温度应力计算板块取5272m。考虑砼浇筑20d后张拉预应力筋，砼温度应力计算龄期取20d。楼板计算厚度取140mm，纵向配筋率取u=0.5%。a 温降混凝土冷缩值绝热温升值：65平均温升值：19.5。考虑混凝土浇筑温度高于环境温度：T2=3。则，砼最大冷缩值为：ST=a（T1+T2）=1.010-5（19.5+3）=2.2510-4。 b 各龄期混凝土收缩值：SD（t）=0y(1-e-0.01t)M1M2M10其中：各种非标准条件下的各项修正系数取值。各种非标准条件下的各项修正系数取值表M11.0M21M31M41.0M51.2M60.93M71M80.9M91M100.9Mi=M1M2M100.928d混凝土收缩值为：0.5810-4c 混凝土极限延伸率20d混凝土极限延伸率为：1.75d 混凝土受拉徐变值：0.87510-4e 混凝土限制膨胀率考虑内掺10%UEA-H混凝土在配筋率0.79%时限制膨胀率为0.02%，则在配筋率0.5%时限制膨胀率为2=0.034%。f 混凝土最终变形：1.44510-4混凝土最终变形为正，混凝土呈受压状态，所以混凝土不会开裂。(3）楼面砼伸缩缝间距计算A）楼面水平阻力系数Cx计算经计算，理论上该楼面可以无限长，无需设置伸缩缝。1.3结论通过以上计算结果可知，降温和收缩产生的温度应力不会使拱脚承台和楼面砼开裂。但考虑到砼的不均匀性、应力集中、以及早期砼的抗拉强度较低、计算精确程度等因素，以及现场的施工条件较复杂，诸如天气骤变，养护条件等难以把握，会造成实际施工情况不一定符合上述计算模式。因此在砼施工过程中，必须采取相应的措施，减缓降温速率，防止温度裂缝。