[發明專利]一種曲線超高型橋墩墩身溫度應力裂縫的控制方法

有效

• 申請號: 201310693618.6
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103643626A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 楊小禮;劉義立;許敬叔;任高峰;方哲
• 申請（專利權）人: 中南大學;中鐵二十局集團第三工程有限公司
• 主分類號: E01D19/02
• 分類號: E01D19/02;E01D21/00;E01D101/26
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 謝德珍

技術領域

本發明涉及一種橋梁建筑物溫度應力裂縫的控制方法，尤其涉及一種曲線超高型（例如高度大于100米）橋墩墩身溫度應力裂縫的控制方法。

背景技術

橋墩曲線墩身側面在受到太陽暴曬后，溫度會明顯高于其他部位，溫度梯度呈非線性分布；而遭遇突降暴雨、冷空氣侵襲、日落等自然現象則可導致橋墩墩身混凝土結構外表面溫度突然下降，但因混凝土內部溫度變化較慢，也會進一步導致溫度梯度的發生。此外，在澆筑墩身混凝土過程中，水泥在水化過程中會放出大量熱量，導致墩身混凝土內部溫度顯著升高，由于混凝土導熱性能較差，墩身外部溫度卻沒有顯著升高，進而也會產生溫度梯度。溫度梯度使得墩身混凝土結構高溫側材料受到低溫側材料的約束，從而發生彎曲變形引起表面裂縫。

對于高度大多在50m以下的橋梁，橋墩線形多為直線線形，且墩身段澆筑混凝土的體積較小，因日照等自然條件和混凝土水化熱引起的混凝土內外的溫差也相對較小，該類橋墩即使存在因非線性溫差帶來的溫度應力，但由于橋墩墩身較矮使得轉動剛度較大，從而產生彎曲變形的程度也較小，因此一般不會產生明顯的溫度應力裂縫，或者溫度應力裂縫能控制在正常使用的安全范圍之內。在該類橋墩施工過程中，在墩身段無需采取控制溫度應力的措施或者只需采取一些簡易的措施即可。

然而，在跨越大深谷的橋梁建設中，有時需要修建100米以上的曲線高橋墩，該類橋墩由于墩身較長，且為曲線，其轉動剛度較小，此外，該類橋墩澆筑的混凝土體積較大，水泥水化時會放出大量的熱量，因此不能忽略因自然原因、水泥水化等因素引起的溫度變化所帶來的裂縫，尤其是對于曲線型橋墩，裂縫可能會使得橋墩的設計線形發生變化從而影響整個橋梁的強度與穩定性。為此，我們需要對該類橋墩研發一種經濟、實用、安全的溫度應力裂縫控制技術。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種控制措施簡單、操作方便、能有效減少混凝土澆筑體積、減小施工量和施工成本、防止溫度應力裂縫發生、延長曲線超高型橋墩使用壽命的溫度應力裂縫的控制方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種曲線超高型橋墩（特別適用于1.6次拋物線型橋墩）墩身溫度應力裂縫的控制方法，包括以下操作：

（1）墩身結構設置：將擬建造的超高型橋墩墩身設置成柱板式空心結構；

（2）墩身澆筑材料選用：澆筑墩身的混凝土材料選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥（例如PC42.5水泥）作為主要成分，以減小水泥水化過程中釋放的熱量；

（3）墩身施工工藝控制：以步驟（1）中設置的墩身結構為基礎，并選用步驟（2）中的墩身澆筑材料，然后按以下方式進行施工操作：首先，對墩身混凝土澆筑采用分層澆筑方式（每層厚度優選小于30cm），墩身混凝土分層澆筑可以有效減小水化熱的釋放從而控制水化熱帶來的溫度應力裂縫；搭建墩身混凝土澆筑模板，同時控制分層澆筑混凝土的入模溫度（優選控制不超過28℃），在墩身混凝土的澆筑過程中埋設測溫元件和散熱管，在墩身混凝土的分層澆筑過程中，通過測溫元件采集橋墩墩身混凝土的表面溫度信息和中心溫度信息，當墩身混凝土的表面溫度和內部中心溫度差值達到設定值（設定參考值優選25℃）時，采取加強養護和/或利用散熱管散熱的降溫處理方式控制所述表面溫度和內部中心溫度差值在理想范圍內。

上述本發明的技術方案主要是從曲線墩身結構、曲線墩身澆筑混凝土材料、曲線墩身施工工藝三個方面進行溫控處理，從而控制該類曲線墩身因溫度變化所引起的溫度裂縫在橋墩正常使用的安全范圍之內。在曲線墩身結構方面，采用空心式結構，同時在墩身橫橋向側與縱橋向側均對稱設置通風孔，保持良好通風效果。在混凝土澆筑方面，選用水化熱較低的水泥，并可優選添加粉煤灰、高效減水劑、聚丙烯纖維來控制澆筑混凝土的升溫從而達到減小溫度應力裂縫的目的。在施工工藝方面，通過控制混凝土入模溫度、埋設散熱管、設置測溫元件監測溫度等多種措施。上述的處理措施能有效地控制該類橋墩因溫度變化所引起溫度裂縫的出現和開展，減小因溫度裂縫給墩身線形帶來的影響，從而達到保證橋墩和上部梁結構的穩定，可在同類曲線超高型橋墩墩身溫度應力裂縫控制方面廣泛應用。

上述的曲線超高型橋墩墩身溫度應力裂縫的控制方法，優選的，所述墩身主要由四根變截面立柱組成，四根變截面立柱在矩形的四角排布，相鄰兩根變截面立柱通過鋼筋混凝土板相互連接形成矩形薄壁結構。