承台冷却管对桥梁结构的影响有哪些
承台冷却管是由弯曲的金属管构成,安装在液体中,是动力设备的重要部分,动力系统工作产生的废气通过冷却管可以将温度降低。它可以分为金属和塑料两种,适用于机床、液压机械、数控机床作油、水冷却系统配用。
一、承台冷却管对大体积混凝土效果
桥梁承台属于大体积混凝土,浇筑后产生大量水化热,热量不及时散发出去容易产生裂缝,危害桥梁结构。水管冷却是控制大体积混凝土温度的重要方法,选择合适的水管参数不仅对控制混凝土温度有较大影响,也有利于节约成本。本文根据考虑水管冷却的等效热传导原理,基于FROTRAN语言开发了三维温度场有限元程序,分别模拟了桥梁承台在无水管冷却和有冷却管作用下的温度场情况,同时对水管冷却参数敏感性进行分析。结果表明,水管冷却作用明显,且冷却水温度越低、冷却时间越长、水管排距越密,冷却效果越好,而通水量对冷却效果的影响不大,为桥梁大体积混凝土施工过程中合理布置承台冷却管提供了科学依据。
二、外界环境变化对混凝土承台内部温度的影响
温度对大体积混凝土的影响一直以来在建筑行业都是国内外所关注的重点,特别是现在随着大跨度桥梁的逐渐增多,大体积混凝土的普遍使用,对于混凝土的温度研究也逐渐增多,研究方向也逐步加深。但过去主要做的都是针对混凝土本身或者内部影响因素的分析研究,基本忽略了外界环境中诸多因素对混凝土内部温度的影响,如果不考虑这些因素,很可能因为对混凝土内部的温度影响因素考虑不全,进而导致温度裂缝的产生,从而破坏混凝土结构稳定性。本文以广东省肇庆市在建的阅江大桥斜拉桥主塔承台为实例工程,利用ANSYS有限元软件,选取合适单元类型,对实际施工的混凝土承台进行关于温度的有限元模拟分析。冷却管主要研究内容有以下几点:(1)根据实际的施工条件,利用有限元模拟实际施工时承台的整体温度场,分析施工过程中的内部温度变化以及不同浇筑层节点温度时程曲线的变化,考虑分层浇筑过程中节点温度变化趋势以及承台内部到边界的横向和竖向温差变化,并利用模拟计算数据与工程实测数据进行对比分析。(2)考虑水中浇筑承台的外界环境因素的影响,承台冷却管研究水位从枯水期、涨水期到丰水期的变化过程中对承台内部温度的影响,分析水位涨落过程中对承台内部温度场影响的利弊。(3)分别分析外界水流速度和风速改变时,承台内部温度场分布的变化,着重研究节点温度和温差随外界流体流速的改变而发生的变化。
三、大体积承台冷却管混凝土的施工方法简介
正大体积混凝土因其体积大,冷却管在施工中会有一些特殊的要求。其一是由于混凝土体积大,水泥水化热不容易散失,混凝土内部温度上升较快,容易产生由于温度变化引起的裂缝,要对承台冷却管温度进行严格控制。其二是混凝土为热的不良导体,外部混凝土由于产生的热量容易散失,温度升高较慢,但在混凝土内部,由于水化热效应,温度升高较快,这样混凝土内、外部就会产生一定的温度差,形成温度梯度。在这种温度梯度的影响下,冷却管内、外部混凝土会产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土也会产生裂缝。