人行天橋承臺大體積混凝土施工技術(shù)

邊洪彪，張永潭，馬夢濤

（中建鋼構(gòu)有限公司，廣東深圳518040）

1 工程概況

西青區(qū)津淶道王臺-鄧店人行過街天橋位于天津市西青區(qū)津淶公路與現(xiàn)狀王臺路交口以西公交站旁，天橋主體采用鋼桁架形式，跨度66m。本工程主橋墩下為10根鉆孔灌注樁+承臺基礎(chǔ)，承臺設(shè)計尺寸為14.4m×5.4m×3.0m。面筋自重較大，鋼筋形式的馬凳承載力無法滿足施工安全性要求。

2 支撐體系設(shè)計與計算

2.1 支撐體系設(shè)計

本工程型鋼支撐架立柱采用10工字鋼制作，按間距2 000mm×2 000mm設(shè)置；主受力橫梁采用10號槽鋼制作，設(shè)置位置分別對應(yīng)于底板內(nèi)的各層鋼筋，設(shè)置方向垂直于各層鋼筋的下部鋼筋方向。次受力橫梁及斜撐為鋼筋的下部鋼筋方向，次受力橫梁及斜撐為5號角鋼，斜撐水平方向按“隔二布一”的方式布置，嚴(yán)禁在上層鋼筋網(wǎng)片上不均勻堆載鋼筋及其他材料，對載重量不應(yīng)超過150kg/m2。型鋼支撐馬凳布置如圖1，2所示。

圖1 型鋼支撐馬凳立面

2.2 支撐體系計算

參數(shù)取值如下：施工設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.400kN/m；施工人員荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.400kN/m。橫梁采用10號槽鋼，橫梁截面抵抗矩W=39.7cm3；橫梁鋼材彈性模量E=2.05×105N/mm2；橫梁截面慣性矩I=198.3cm4。立柱采用10號工字鋼，立柱高度h=2.8m，立柱間距l(xiāng)=2m，鋼材強度設(shè)計值f=205N/mm2，立柱截面抵抗矩W=49cm3。

1）支架橫梁計算

均布荷載值計算跨中荷載簡圖及支座簡圖如圖3，4所示。由此可得：靜荷載計算值q1=0.840kN/m，活荷載計算值q2=3.920kN/m。

圖2 型鋼支撐馬凳平面

圖3 跨中簡圖

圖4 支座簡圖

2）強度計算

跨中最大彎矩計算公式為：M1max=0.08q1l2+0.1q2l2，由此可得跨中最大彎矩M1max=1.837kN·m。支座最大彎矩計算公式為：M2max=-0.1q1l2-0.117q2l2，由此可得支座最大彎矩M2＝-2.171kN·m。強度σ＝54.674N/mm2。強度滿足要求。

3）撓度計算

計算公式如下：Vmax=0.677q1l4/100EI+0.990q2l4/100EI，式中，靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值q1=2.100kN/m，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值q2=1.400kN/m，三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大撓度Vmax=1.105mm，滿足要求。

4）支架立柱計算

經(jīng)計算得到Nmax=11.26kN，σ=54.273N/mm2；立桿的穩(wěn)定性驗算σ<［f］，鋼筋支架計算滿足要求。

3 大體積混凝土熱工計算

3.1 配合比

本工程基礎(chǔ)底板采用混凝土60d強度作為混凝土配合比設(shè)計、混凝土強度評定及工程驗收依據(jù)。混凝土配合比及有關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 混凝土配合比及有關(guān)數(shù)據(jù)

3.2 分析計算

根據(jù)GB 50496—2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》，通過溫度控制，確保澆筑后的混凝土溫差（中心溫度和表面溫度）不超過25℃，根據(jù)經(jīng)驗，在養(yǎng)護(hù)階段一般3d內(nèi)部溫度最高。

3.2.1 計算絕熱溫升

式中，T(t)為齡期為t時，混凝土的絕熱溫升（℃）；mc為每立方米混凝土的膠凝材料用量（kg/m3），取224kg/m3；Q為膠凝材料水化熱總量，取315kJ/kg；C為混凝土的比熱容，可取0.92～1.00kJ/（kg·℃），此處取0.96kJ/（kg·℃）；ρ為混凝土質(zhì)量密度，取2 400kg/m3；m為查表取0.340；t為齡期（d）；基本上等于1。

通過以上數(shù)據(jù)可得，混凝土最終絕熱升溫T(t)=57.7℃。

3.2.2 混凝土中心最高溫度

根據(jù)施工安排，混凝土施工時間處于5月中旬。根據(jù)歷年溫度測量數(shù)據(jù)顯示，混凝土澆筑當(dāng)月平均氣溫為18℃，則混凝土入模溫度按最不利取18℃。

根據(jù)大體積混凝土施工經(jīng)驗，不同齡期混凝土的中心溫度，3d混凝土中心溫度最高，故用3d溫度進(jìn)行計算。混凝土中心最高溫度計算：

Tmax=To+T(t)·ξ

式中，Tmax為混凝土中心最高溫度；To為混凝土入模溫度，取18℃；T(t)為在t齡期時混凝土最大的最大絕熱升溫，取57.7℃；ξ為取1.0；則Tmax為75.7℃。

混凝土表面溫度指混凝土表面下50mm處的混凝土溫度。混凝土表面溫度計算：

Tb(t)=Ta+4h’（H-h’）（Tmax-Ta）/H2

式中，Ta為大氣的平均溫度；H為混凝土的計算厚度（m），H=h+2h’，h’為混凝土的虛擬厚度（m），h’=Kλ/β，取11.15，λ為混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33，β為保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)取0.14W/（m·K）；K為計算折減系數(shù)，取0.67；βq為空氣層傳熱系數(shù)，取23W/（m·K）；Tmax為混凝土中心最高溫度。由此可得：Tb(t)=56.9℃。

混凝土中心溫度與表面溫度溫差計算：ΔT＝Tmax－Tb(t)＝75.7-56.9=18.8℃，Tb(t)-Ta=56.9-18=38.9℃≥20.0℃，所以混凝土表面需進(jìn)行保溫覆蓋。

故依據(jù)GB 50164—2011《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》，本工程大體積混凝土養(yǎng)護(hù)采用塑料薄膜加2層阻燃草簾被進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，可滿足規(guī)范要求，現(xiàn)場根據(jù)需要配備充足的保溫覆蓋材料，當(dāng)混凝土表面溫度與大氣溫度差小于20℃時方可撤除草簾。

3.2.3 混凝土測溫

1）混凝土體里表溫差、降溫速率及環(huán)境溫度的監(jiān)測，在混凝土澆筑后，不應(yīng)少于4次/d；入模溫度測量，每臺班不應(yīng)少于2次/d。

2）沿混凝土厚度方向，布置表層、底層和中心溫度測點，本工程布置18個測點，如圖5所示。

圖5 承臺測溫點平面布置

3）混凝土采用電子測溫儀測溫。

4）當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差大于25℃、降溫速率大于2.0℃/d、澆筑體表面與大氣溫差大于20℃時應(yīng)對混凝土加強保溫措施，增加阻燃草簾的覆蓋層數(shù)。

4 結(jié)語

大體積混凝土施工應(yīng)注意馬凳選型和混凝土水化熱控制。經(jīng)過比選，基礎(chǔ)高度超過2m宜選用型鋼馬凳，水化熱控制首先要進(jìn)行準(zhǔn)確的水化熱計算，同時實時監(jiān)測混凝土澆筑過程中及澆筑后的溫度變化。