[发明专利]圆形断面衬砌混凝土温控防裂参数计算方法及系统

说明书

本发明提供圆形断面衬砌混凝土温控防裂参数计算方法及系统，可客观准确地得到适用于圆形断面衬砌混凝土的温控防裂参数，科学合理地实现温控防裂。本发明提供的城圆形断面衬砌混凝土温控防裂参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.获取圆形断面衬砌混凝土温控用资料；步骤2.计算各月浇筑圆形断面边墙衬砌混凝土容许基础温差△T＝4.47H‑0.103R‑0.1995L+0.0986C‑0.053E+0.302T_a+11.945，式中：H为衬砌结构厚度，R为衬砌结构内半径，L为衬砌结构段长度，C为衬砌混凝土90d设计龄期强度等级，E为围岩弹性模量，T_a为混凝土浇筑期洞内气温。

技术领域

本发明属于混凝土温控防裂技术领域，具体涉及一种圆形断面衬砌混凝土温控防裂参数计算方法及系统。

背景技术

裂缝是混凝土的主要病害之一，结构工程中混凝土80％都是温度裂缝。随着水利水电工程建设发展，水工隧洞规模和断面尺寸越来越大，泄水流速和混凝土强度等级越来越高。大断面高强度水工衬砌混凝土，只要不采取有效的措施，无一例外地都产生了大量裂缝，而且大多是施工期产生贯穿性的温度裂缝(参见图1和图2)。

温度裂缝，是受到约束的混凝土在温差作用下的拉伸变形超过极限拉伸值(或者拉应力超过抗拉强度)产生的。为此，避免温度裂缝的方法，一是消除或者减小约束(内部、外部)；二是消除或者减小温差。所以，在经过设计完成后，工程施工中温度裂缝控制的重点是控制温差。大体积混凝土有关设计、施工规程规范，以《混凝土坝温度控制设计规范(NB/T35092-2017)》为例，第8章温度控制标准-8.1温度控制中规定：8.1.1温差标准应包括基础容许温差、新老混凝土容许温差和内外容许温差。8.1.2基础约束区混凝土的基础容许温差应按下列规定选取：当常态混凝土28d龄期的极限拉伸值不低于0.85×10^-4、混凝土所用骨料的线膨胀系数与1.0×10^-5/℃相差不大、施工质量良好、基岩弹性模量与混凝土弹性模量相近、浇筑块短间歇均匀上升时，常态混凝土基础容许温差可按表1的规定取值。对于碾压混凝土坝类似规定。

表1常态混凝土基础容许温差(℃)

对以下情况的混凝土基础容许温差应加以论证：

1)混凝土所用骨料的线膨胀系数与1.0×10^-5/℃相差较大；

2)常态混凝土28d龄期的极限拉伸值低于0.85×10^-4；

3)基岩弹性模量与混凝土弹性模量相差较大；

4)采用含氧化镁较多的水泥，试验或者实测资料表明混凝土具有明显的自生体积变形；

5)在基础约束范围内长期停歇的浇筑块；

6)坝体结构尺寸长宽比大于2.0；

7)结构尺寸高长比小于0.5；

8)坝高大于200m。

水工隧洞衬砌混凝土温控设计和施工，由于水工隧洞等设计、施工规范没有温控标准等规定，三峡、乌东德、向家坝等巨型工程隧洞参考大坝设计规范取强约束区容许基础温差(表1)进行温控。但衬砌结构，厚度小，即第7)条结构尺寸高长比多在0.05～0.1之间，远小于0.5；混凝土强度C25～C60范围大，极限拉伸值有的低于0.85×10^-4，也有的远大于0.85×10^-4；也由于混凝土强度范围大，经常穿越弹性模量差异大的不同岩性区，基岩弹性模量与混凝土弹性模量相差较大。因此，衬砌混凝土容许基础温差采用大坝规范值存在严重不足的，具体说是没有全面反映衬砌结构尺寸、混凝土强度、岩体弹性模量，以及浇筑期环境温度等的影响。