承臺冷卻管對橋梁結(jié)構(gòu)的影響有哪些
承臺冷卻管是由彎曲的金屬管構(gòu)成,安裝在液體中,是動力設(shè)備的重要部分,動力系統(tǒng)工作產(chǎn)生的廢氣通過冷卻管可以將溫度降低。它可以分為金屬和塑料兩種,適用于機床、液壓機械、數(shù)控機床作油、水冷卻系統(tǒng)配用。
一、承臺冷卻管對大體積混凝土效果
橋梁承臺屬于大體積混凝土,澆筑后產(chǎn)生大量水化熱,熱量不及時散發(fā)出去容易產(chǎn)生裂縫,危害橋梁結(jié)構(gòu)。水管冷卻是控制大體積混凝土溫度的重要方法,選擇合適的水管參數(shù)不僅對控制混凝土溫度有較大影響,也有利于節(jié)約成本。本文根據(jù)考慮水管冷卻的等效熱傳導(dǎo)原理,基于FROTRAN語言開發(fā)了三維溫度場有限元程序,分別模擬了橋梁承臺在無水管冷卻和有冷卻管作用下的溫度場情況,同時對水管冷卻參數(shù)敏感性進(jìn)行分析。結(jié)果表明,水管冷卻作用明顯,且冷卻水溫度越低、冷卻時間越長、水管排距越密,冷卻效果越好,而通水量對冷卻效果的影響不大,為橋梁大體積混凝土施工過程中合理布置承臺冷卻管提供了科學(xué)依據(jù)。
二、外界環(huán)境變化對混凝土承臺內(nèi)部溫度的影響
溫度對大體積混凝土的影響一直以來在建筑行業(yè)都是國內(nèi)外所關(guān)注的重點,特別是現(xiàn)在隨著大跨度橋梁的逐漸增多,大體積混凝土的普遍使用,對于混凝土的溫度研究也逐漸增多,研究方向也逐步加深。但過去主要做的都是針對混凝土本身或者內(nèi)部影響因素的分析研究,基本忽略了外界環(huán)境中諸多因素對混凝土內(nèi)部溫度的影響,如果不考慮這些因素,很可能因為對混凝土內(nèi)部的溫度影響因素考慮不全,進(jìn)而導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生,從而破壞混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。本文以廣東省肇慶市在建的閱江大橋斜拉橋主塔承臺為實例工程,利用ANSYS有限元軟件,選取合適單元類型,對實際施工的混凝土承臺進(jìn)行關(guān)于溫度的有限元模擬分析。冷卻管主要研究內(nèi)容有以下幾點:(1)根據(jù)實際的施工條件,利用有限元模擬實際施工時承臺的整體溫度場,分析施工過程中的內(nèi)部溫度變化以及不同澆筑層節(jié)點溫度時程曲線的變化,考慮分層澆筑過程中節(jié)點溫度變化趨勢以及承臺內(nèi)部到邊界的橫向和豎向溫差變化,并利用模擬計算數(shù)據(jù)與工程實測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。(2)考慮水中澆筑承臺的外界環(huán)境因素的影響,承臺冷卻管研究水位從枯水期、漲水期到豐水期的變化過程中對承臺內(nèi)部溫度的影響,分析水位漲落過程中對承臺內(nèi)部溫度場影響的利弊。(3)分別分析外界水流速度和風(fēng)速改變時,承臺內(nèi)部溫度場分布的變化,著重研究節(jié)點溫度和溫差隨外界流體流速的改變而發(fā)生的變化。
三、大體積承臺冷卻管混凝土的施工方法簡介
正大體積混凝土因其體積大,冷卻管在施工中會有一些特殊的要求。其一是由于混凝土體積大,水泥水化熱不容易散失,混凝土內(nèi)部溫度上升較快,容易產(chǎn)生由于溫度變化引起的裂縫,要對承臺冷卻管溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。其二是混凝土為熱的不良導(dǎo)體,外部混凝土由于產(chǎn)生的熱量容易散失,溫度升高較慢,但在混凝土內(nèi)部,由于水化熱效應(yīng),溫度升高較快,這樣混凝土內(nèi)、外部就會產(chǎn)生一定的溫度差,形成溫度梯度。在這種溫度梯度的影響下,冷卻管內(nèi)、外部混凝土?xí)a(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時,混凝土也會產(chǎn)生裂縫。