ICS 91.080.40 P 25 DB34 安 徽 省 地 方 标 准 DB 34/ 3351—2019 桥梁塔柱大体积混凝土温度控制指南 Technical Guide for the Temperature Control of Bridge Tower Mass Concrete 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 文稿版次选择 2019 - 07 - 01 发布 安徽省市场监督管理局 2019 - 08 - 01 实施 发 布 DB34/ XXXXX—2019 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。 本标准提出单位：安徽省交通控股集团有限公司。 本标准归口单位：安徽省交通运输厅。 本标准起草单位：安徽省交通控股集团有限公司、同济大学。 本标准主要起草人：曹光伦、胡可、马祖桥、宋军、阮欣、赵金磊、陈维平、石雪飞、何金武、黄 维树、吴红波、袁助、刘志权、程磊科、丁亮、孙立军、吴问兵。 I DB34/ XXXXX—2019 桥梁塔柱大体积混凝土温度控制指南 1 范围 本标准规定了桥梁塔柱大体积混凝土温度控制的术语和定义、温控设计、温控措施、温控监测等要 求。 本标准适用于桥梁塔柱大体积混凝土温度裂缝的控制，类似混凝土结构物可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 50080 普通混凝土拌合物性能试验方法标准 GB/T 50081 普通混凝土力学性能试验方法标准 GB/T 50448 水泥基灌浆材料应用技术规范 JTS 202-1-2010 水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程 JTJ 053 被 JTG E30-2005 代替 JTG D62 被JTG 3362-2018代替 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 大体积混凝土 mass concrete 混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于 1 m 的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化 引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。 3.2 温升速率 the rising speed of temperature 到达温度峰值前，混凝土内部温度单位时间内上升的数值。 3.3 内表温差 temperature difference of center and surface 混凝土浇筑体同一高度位置内部温度最高值与表面温度最低值之差。 3.4 1 DB34/ XXXXX—2019 表面与环境温差 temperature difference of surface and environment 混凝土表面温度最大值与接触介质（大气或保温层）温度的差值。 3.5 抗裂安全系数 safety factor of crack-resistance 某一时刻混凝土劈裂抗拉强度与拉应力的比值。 3.6 稳定温度 stable temperature 混凝土结构在环境温度作用下，内部最终达到而又处于长期不变状态的温度。 3.7 准稳定温度 quasi-stationary temperature 混凝土结构在环境温度作用下，最终达到而又处于重复循环变化状态的温度。 4 温控设计 4.1 一般规定 4.1.1 塔柱混凝土施工应根据结构安全性和耐久性指标确定合理的温度裂缝控制标准，一般情况下最 小抗裂安全系数 K 不应低于 1.4。 4.1.2 塔柱施工应考虑温度应力对结构的影响，选用合理的分节、分块方案。 4.1.3 塔柱应考虑温度应力和收缩对结构的影响，在层间等部位配置必要的构造钢筋。 4.1.4 应根据结构形式、构造、材料、环境条件、工艺、温度计算结果及试验情况等综合确定塔柱混 凝土温度控制方法。 4.2 配合比设计 4.2.1 水泥、矿物掺合料、外加剂等原材料技术性能指标除符合现行标准的规定外，尚应符合如下规 定： a) 水泥宜采用中热、低热且强度不低于 42.5 级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥的铝酸三 钙含量不宜大于 8％。 b) 应掺加品质稳定、来料均匀的矿物掺合料；粉煤灰应选用Ⅰ级；粒化高炉矿渣粉应选用 S95 2 级以上等级，且比表面积宜控制在 350～450 m /kg。 c) 外加剂宜选用缓凝型的高效减水剂或复合减水剂，其中缓凝成分不应为糖类；外加剂使用前应 进行胶凝材料相容性以及强度检验，并通过试验确定掺合量。 4.2.2 塔柱混凝土宜采用高性能混凝土，配合比设计除满足设计强度、耐久性及施工要求外，还应满 足绝热温升相对较低以及早期抗裂性能好的要求；混凝土配合比设计时，在保证混凝土强度、和易性及 坍落度要求的前提下，宜采取改善粗集料级配、提高掺合料和粗集料的含量、降低水胶比等措施，减少 水泥用量。 2 DB34/ XXXXX—2019 4.2.3 配合比试验的内容除满足现行标准规定外，还应包括强度随龄期发展试验、弹性模量随龄期发 展试验、缓凝试验、绝热温升试验、早期抗裂性能试验等，为优化配比提供依据，为温控设计提供计算 参数，各试验应按照如下规定执行： a) 强度试验应提供抗压强度、劈裂抗拉强度随龄期发展曲线，一般情况下，应包括 1 d、3 d、5 d、7 d、14 d 与 28 d 的强度，试验方法按照 GB/T 50081 的规定执行。 b) 弹性模量试验应提供受压弹性模量随龄期发展曲线，一般情况下，应包括 1 d、3 d、5 d、7 d、 14 d 与 28 d 弹性模量，试验方法按照 GB/T 50081 的规定执行。 c) 缓凝试验应提供混凝土初凝与终凝时间，试验方法按照 JTJ 053 的规定执行。 d) 绝热温升试验应提供绝热温升曲线，试验方法按照 GB/T 50080 的规定执行。 e) 早期抗裂性能试验应按照 GB/T 50080 的规定执行。 4.3 温控计算 4.3.1 应按照如下流程进行塔柱温控计算，流程图见图 1。 a) 根据桥塔设计构造以及施工分节选取典型结构，建立有限元模型； b) 根据温控措施选取热学参数，将参数带入有限元模型执行温度计算，提取温度计算结果； c) 根据配合比试验选取力学参数，将温度结果与力学参数带入有限元模型执行应力计算，检验抗 裂安全系数； d) 若抗裂安全系数满足控制要求，根据温度计算结果提取温控指标； e) 若抗裂安全系数不满足控制要求，调整温控措施，循环如上计算过程，直至满足要求。 选取典型结构 建立有限元模型 应力计算 温度计算 温控措施 选取力学参数 选取热学参数 代入 调 整 执行温度计算 执行应力计算 提取温度计算 结果 检验抗裂安全 系数 不满足 判断 满 足 提取温控指标 图1 温控计算流程 4.3.2 温控计算参数中的绝热温升、导热系数、冷却水管对流系数、大气对流系数、线膨胀系数、劈 裂抗拉强度、弹性模量、徐变参数等宜根据试验结果取用，并应根据现场实测值对参数进行分析验证。 3 DB34/ XXXXX—2019 4.3.3 在缺少试验的情况下，温度的计算参数可参考附录 A 选用，温度应力的计算参数可参考附录 B 选用，并应根据现场实测值对参数进行分析修正。 4.3.4 塔柱分节施工，其节段构造、约束条件可能存在差异，应对典型节段进行温控计算，典型节段 应包括： a) 承台或者塔座之上的塔柱底层节段； b) 不同截面形状的标准节段； c) 包含横梁的塔柱节段； d) 双肢塔柱合拢位置的节段； e) 浇筑间歇期超过规定的节段。 4.3.5 塔柱施工周期较长，应选择典型气候条件设置热学边界条件，典型气候条件应包括： a) 各季节的一般气候条件； b) 极端高温气候条件； c) 骤然降温气候条件； d) 强对流气候条件。 4.3.6 塔柱温度及温度应力宜采用三维有限元方法进行分析，计算模型及计算要点应按如下规定执行： a) 底层节段计算模型包含已浇筑承台或塔座、待浇筑底层节段以及上层未浇筑塔柱节段； b) 标准节段计算模型包含一节已浇筑标准节段，待浇筑标准节段以及上层未浇筑标准节段； c) 横梁节段计算模型应包含横梁及横梁下方的所有塔柱节段； d) 双肢塔柱合拢位置节段计算模型应包含合拢位置节段以及合拢位置下方的所有塔柱节段； e) 计算中应按照施工计划、施工工序设定计算工况、边界条件与荷载参数。 4.3.7 塔柱温度计算结果分析应按下列规定执行： a) 提取内部最高温度、表面最高温度、表面最低温度的变化曲线； b) 分析计算温度峰值、温升速率、降温速率、内表温差、表面与环境温度差等关键指标。 4.3.8 塔柱应力计算结果分析应按照下列规定执行： a) 提取内部最大拉应力、表面最大拉应力的变化曲线，重点关注内部结合面位置、大面中央、顶 面以及棱角等部位； b) 分析计算抗裂安全系数，若不满足要求，应进一步优化和完善温度控制措施。 4.4 温控指标 4.4.1 用于塔柱的关键温控指标包括从温度峰值降至准稳定温度状态的温差值、温度峰值、入模温度、 温升速率、降温速率、内表温差、表面与环境温差，并应提供停止保温的控制指标和时机；对于采用水 管冷却措施的塔柱，尚应控制冷却水管水温、冷却水管出入口水温温差指标，并提供停止通冷却水的控 制指标和时机。 4.4.2 应控制温度峰值降至准稳定温度状态的温差指标 ΔT，指标限值[ΔT]根据内部最大拉应力的计 算结果进行确定，指标限值及计算需满足式（1）～（2）的要求；一般情况下，[ΔT]不宜大于 45℃。 T   T    T   式中： σ([ΔT])——[ΔT]对应的内部最大拉应力； ftk ——混凝土劈裂抗拉强度； K ——抗裂安全系数。 4 ....................................... (1) ftk K ...................................... (2) DB34/ XXXXX—2019 4.4.3 应控制温峰指标 Tmax，温峰指标按式（3）计算，且不应大于 75℃。 Tmax   T   Ta ..................................... (3) 式中： Ta ——平均环境温度。 4.4.4 应控制入模温度指标 Ti，入模温度指标按式（4）计算；对于采用水管冷却措施的塔柱，入模温 度指标按式（5）计算；且入模温度不应高于 28℃。 Ti   T   Ta  Tabs ................................... (4) Ti   T   Ta  T