考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法及系统，方法包括：收集资料；拟定平面衬砌结构混凝土早期表面温度裂缝控制施工措施的初步方案；根据初步方案及收集的资料确定各参数，计算平面衬砌结构混凝土早期表面温度裂缝控制值F；判断初步方案是否满足F≤0.1℃，若是，则确定初步方案为最终方案，否则最终方案为：在初步方案的基础上，对于冬季浇筑情况，增加表面覆盖土工布保温或者蓄水养护温控措施；拟定在平面衬砌结构混凝土表面覆盖土工布保温或者蓄水养护，并计算表面保温系数m，在满足公式3的条件下优化确定冬季浇筑情况增加的温控措施；对于其余季节浇筑情况，在初步方案的基础上，增加通水冷却温控措施。措施。措施。

【技术实现步骤摘要】
考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法及系统


[0001]本专利技术属于衬砌结构混凝土温度裂缝控制
，具体涉及考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法及系统。

技术介绍

[0002]平面衬砌结构，例如，图1城门洞型断面隧洞的底板、直立边墙，图4所示筑于基岩上四周侧面均自由的平面衬砌结构，在隧洞及其它地下洞室工程、高边坡、市政、路面等工程中广泛采用。由于衬砌结构的厚度远小于平面尺寸(长度、宽度)，与大坝等大体积混凝土相比均属于极强约束区混凝土，在温差作用下容易产生温度裂缝特别是早期表面裂缝，而且大多在施工期发展形成贯穿性的温度裂缝。如溪洛渡水电站导流洞，2005年9月29日开始浇筑底板，混凝土浇筑温度为27℃，开浇后3.0天拆模，表面采取流水养护7天。底板为C40W8F150，浇筑后，衬砌混凝土早期温度场迅速升高，2天左右底板最高温度51.0186℃，最大温升24.02℃，最大内表温差26.68℃；达到最大峰值后进入温降阶段，拆模后由于表面流水养护的作用，1天内表面温度迅速由接近最高温度降低到接近表面流水水温，温降23.98℃，在表面流水养护期间，表面温度基本保持在养护水温19.5℃左右，见图2。2005年9月29号左岸导流洞首仓底板混凝土浇筑，截止到12月1日，左右岸导流洞已浇筑底板混凝土44仓，12月16日裂缝普查发现有裂缝的仓位达到22仓，而且有增加与发展的趋势，至冬季部分裂缝贯穿，见图3。贯穿性危害裂缝的存在严重影响着工程结构的安全性、施工进度工期、导致渗漏甚至渗透破坏、耐久性和寿命、工程造价和美观，还可能诱发其它病害的发生和发展。
[0003]衬砌结构及其混凝土性能，圆弧曲线和平直及其组合的不同结构形式的内部约束条件显著差异、掺不同外加料混凝土其性能明显差异，所以不同衬砌结构、不同掺合料混凝土产生早期表面温度裂缝的风险也就显著差异，必然对内表温差和表面温度裂缝控制等措施提出不同要求。
[0004]对于冬季浇筑衬砌混凝土早期表面温度裂缝控制，经常根据衬砌结构和环境采取表面覆盖土工布等保温措施。此外，申请人发现影响早期表面温度裂缝控制的另外一个重要因素是混凝土坍落度，对温度裂缝特别是早期表面温度裂缝控制的影响非常大，但在至今的温度裂缝控制设计中从未准确考虑混凝土坍落度对表面温度裂缝控制的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供考虑坍落度、粉煤灰掺量和保温措施等影响的平面衬砌结构裂缝控制方法及系统，考虑混凝土坍落度和保温措施等因素对早期表面裂缝的影响，科学、有效地实现平面衬砌结构早期表面温度裂缝控制。
[0006]本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：
[0007]<方法>
[0008]如图5所示，本专利技术提供考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，收集平面衬砌结构混凝土温度裂缝控制有关资料；
[0010]步骤2，拟定平面衬砌结构混凝土早期表面温度裂缝控制施工措施的初步方案；
[0011]步骤3，根据步骤2中拟定的初步方案及步骤1收集的资料确定各参数，代入下列公式1中计算平面衬砌结构混凝土早期表面温度裂缝控制值F：
[0012]F＝3.34C
×
D
‑
45.24H/L+0.001E+0.03T0‑
0.11T
a
+5.10t
m
‑
13.44α
×
C
×
D
‑
0.22H
×
C
×
D+0.14
[0013]×
H
×
T0ꢀ‑
10.34(公式1)
[0014]式中：D为混凝土坍落度(m)；H为衬砌结构混凝土厚度(m)；L为衬砌结构长边长度(m)；C为衬砌结构混凝土90d设计龄期强度等级(MPa)；E为围岩变形模量(GPa)；T
a
为衬砌结构混凝土浇筑期环境气温值(℃)；T0为衬砌混凝土浇筑温度(℃)；α为粉煤灰掺量，如掺量30％，则α＝0.3；t
m
为粉煤灰衬砌混凝土拆模时间；长边长度L，对于平面衬砌结构，取宽度、分缝长度二者中数值更大的那个。
[0015]步骤4，根据控制值F对初步方案进行判断优化，确定平面衬砌结构混凝土早期表面温度裂缝控制措施的最终方案；
[0016]步骤4
‑
1，判断初步方案的控制值是否满足F≤0.1℃，若是，则进入步骤4
‑
2，否则进入步骤4
‑
3；
[0017]步骤4
‑
2，确定初步方案为最终方案；
[0018]步骤4
‑
3，最终方案确定为：在初步方案的基础上，分为冬季浇筑和其余季节浇筑两种情况加强温控措施；
[0019]步骤4
‑
4，对于冬季浇筑情况，在初步方案的基础上，应增加表面覆盖土工布保温或者蓄水养护温控措施；拟定在平面衬砌结构混凝土表面覆盖土工布保温或者蓄水养护，并代入公式2计算表面保温系数m，在满足公式3的条件下优化确定冬季浇筑情况增加的温控措施；
[0020]m＝m1×
m2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式2)
[0021]F
‑
0.22(m
‑
1)T
a
≤0.1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式3)
[0022]式中：m1为混凝土浇筑模板保温系数，采用钢模台车浇筑时取m1＝1.0，采用木模板浇筑时取m1＝1.1；m2为拆除模板后表面覆盖保温系数；
[0023]步骤4
‑
5，对于其余季节浇筑情况，在初步方案的基础上，应采取通水冷却温控措施；拟定不同的水温，根据经济合理原则采用满足公式4条件的水温进行通水温控：
[0024]F
‑
0.01T
g
‑
0.01H
×
T
g
≤0.1 (公式4)
[0025]式中：T
g
＝35
‑
T
w
，表示通水和不通水冷却情况的温度效应值，在没有通水冷却的情况下取T
w
＝35℃，在通水冷却的情况下T
w
为通水温度。
[0026]优选地，本专利技术提供的考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法，在步骤4
‑
4中，m2取值分为以下情况：(1)无覆盖保温措施，m2＝1.0；(2)覆盖土工布，m2＝1.15；(3)蓄温水养护，m2＝1.17。
[0027]优选地，本专利技术提供的考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法，在步骤1中，平面衬砌结构混凝土相关资料包括：工程概况、水文气象等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，收集平面衬砌结构混凝土温度裂缝控制有关资料；步骤2，拟定平面衬砌结构混凝土早期表面温度裂缝控制施工措施的初步方案；步骤3，根据步骤2中拟定的初步方案及步骤1收集的资料确定各参数，代入下列公式1中计算平面衬砌结构混凝土早期表面温度裂缝控制值F：F＝3.34C
×
D
‑
45.24H/L+0.001E+0.03T0‑
0.11T
a
+5.10t
m
‑
13.44α
×
C
×
D
‑
0.22H
×
C
×
D+0.14
×
H
×
T0‑
10.34(公式1)式中：D为混凝土坍落度；H为衬砌结构混凝土厚度；L为衬砌结构长边长度；C为衬砌结构混凝土90d设计龄期强度等级；E为围岩变形模量；T
a
为衬砌结构混凝土浇筑期环境气温值；T0为衬砌混凝土浇筑温度；α为粉煤灰掺量；t
m
为粉煤灰衬砌混凝土拆模时间；步骤4，根据控制值F对初步方案进行判断优化，确定平面衬砌结构混凝土早期表面温度裂缝控制措施的最终方案；步骤4
‑
1，判断初步方案的控制值是否满足F≤0.1℃，若是，则进入步骤4
‑
2，否则进入步骤4
‑
3；步骤4
‑
2，确定初步方案为最终方案；步骤4
‑
3，最终方案确定为：在初步方案的基础上，分为冬季浇筑和其余季节浇筑两种情况加强温控措施；步骤4
‑
4，对于冬季浇筑情况，在初步方案的基础上，应增加表面覆盖土工布保温或者蓄水养护温控措施；拟定在平面衬砌结构混凝土表面覆盖土工布保温或者蓄水养护，并代入公式2计算表面保温系数m，在满足公式3的条件下优化确定冬季浇筑情况增加的温控措施；m＝m1×
m
2 (公式2)F
‑
0.22(m
‑
1)T
a
≤0.1 (公式3)式中：m1为混凝土浇筑模板保温系数，采用钢模台车浇筑时取m1＝1.0，采用木模板浇筑时取m1＝1.1；m2为拆除模板后表面覆盖保温系数；步骤4
‑
5，对于其余季节浇筑情况，在初步方案的基础上，应采取通水温控措施；拟定不同的水温，根据经济合理原则采用满足公式4条件的水温进行通水温控：F
‑
0.01T
g
‑
0.01H
×
T
g
≤0.1 (公式4)式中：T
g
＝35
‑
T
w
，表示通水和不通水冷却情况的温度效应值，在没有通水冷却的情况下取T
w
＝35℃，在通水冷却的情况下T
w
为通水温度。2.根据权利要求1所述的考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法，其特征在于：其中，在步骤4
‑
4中，m2取值分为以下情况：(1)无覆盖保温措施，m2＝1.0；(2)覆盖土工布，m2＝1.15；(3)蓄温水养护，m2＝1.17。3.根据权利要求1所述的考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法，其特征在于：其中，在步骤1中，平面衬砌结构混凝土相关资料包括：工程概况、水文气象资料；平面
衬砌结构、混凝土温控设计技术要求；温度裂缝控制施工技术资料。4.根据权利要求1所述的考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制方法，其特征在于，还包括：步骤5，根据步骤4确定的最终方案对平面衬砌结构混凝土进行表面温度裂缝控制。5.考虑坍落度和保温措施影响的平面衬砌结构裂缝控制系统，其特征在于，包括：收集部，收集平面衬砌结构混凝土温度裂缝控制有关资料；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张西平，段亚辉，吴博，段玲燕，黄娅军，
申请(专利权)人：武昌理工学院，
类型：发明
国别省市：