混凝土溫度計算公式
1.最大絕熱溫升(二式取其一)
(1)th=(mc+k·f)q/c·ρ
(2)th=mc·q/c·ρ(1-e-mt)
式中 th——混凝土最大絕熱溫升(℃);
mc——混凝土中水泥(包括膨脹劑)用量(kg/m3);
f——混凝土活性摻合料用量(kg/m3);
k——摻合料折減系數(shù)。粉煤灰取0.25~0.30;
q——水泥28d水化熱(kj/kg)查表;
c——混凝土比熱、取0.97[kj/(kg·k)];
ρ——混凝土密度、取2400(kg/m3);
e——為常數(shù),取2.718;
t——混凝土的齡期(d);
m——系數(shù)、隨澆筑溫度改變。
t1(t)=tj+th·ξ(t)
式中 t1(t)——t齡期混凝土中心計算溫度(℃);
tj——混凝土澆筑溫度(℃);
ξ(t)——t齡期降溫系數(shù)
3.混凝土表層(表面下50~100mm處)溫度
1)保溫材料厚度(或蓄水養(yǎng)護深度)
δ=0.5h·λx(t2-tq)kb/λ(tmax-t2)
式中δ——保溫材料厚度(m);
λx——所選保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)[w/(m·k)]
t2——混凝土表面溫度(℃);
tq——施工期大氣平均溫度(℃);
λ——混凝土導(dǎo)熱系數(shù),取2.33w/(m·k);
tmax——計算得混凝土最高溫度(℃);
計算時可取t2-tq=15~20℃
tmax=t2=20~25℃
kb——傳熱系數(shù)修正值,取1.3~2.0
t2——混凝土表面溫度(℃);
tq——施工期大氣平均溫度(℃);
λ——混凝土導(dǎo)熱系數(shù),取2.33w/(m•k);
tmax——計算得混凝土最高溫度(℃);
計算時可取t2-tq=15~20℃
tmax=t2=20~25℃
kb——傳熱系數(shù)修正值,取1.3~2.0
傳熱系數(shù)修正值
保溫層種類k1k2
1純粹由容易透風(fēng)的材料組成(如:草袋、稻草板、鋸末、砂子)2.63.0
2由易透風(fēng)材料組成,但在混凝土面層上再鋪一層不透風(fēng)材料2.02.3
3在易透風(fēng)保溫材料上鋪一層不易透風(fēng)材料1.61.9
4在易透風(fēng)保溫材料上下各鋪一層不易透風(fēng)材料1.31.5
5純粹由不易透風(fēng)材料組成(如:油布、帆布、棉麻氈、膠合板)1.31.5
注:1.k1值為一般刮風(fēng)情況(風(fēng)速<4m/s,結(jié)構(gòu)位置>25m);
2.k2值為刮大風(fēng)情況。
2)如采用蓄水養(yǎng)護,蓄水養(yǎng)護深度
hw=x•m(tmax-t2)kb•λw/(700tj+0.28mc•q)
式中 hw——養(yǎng)護水深度(m);
x——混凝土維持到指定溫度的延續(xù)時間,即蓄水養(yǎng)護時間(h);
m——混凝土結(jié)構(gòu)表面系數(shù)(1/m),m=f/v;
f——與大氣接觸的表面積(m2);
v——混凝土體積(m3);
tmax-t2——一般取20~25(℃);
kb——傳熱系數(shù)修正值;
700——折算系數(shù)[kj/(m3•k)];
λw——水的導(dǎo)熱系數(shù),取0.58[w/(m•k)]。
3)混凝土表面模板及保溫層的傳熱系數(shù)
β=1/[σδi/δi+1/βq]
式中 β——混凝土表面模板及保溫層等的傳熱系數(shù)[w/(m2•k)];
δi——各保溫材料厚度(m);
λi——各保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)[w/(m•k)];
βq——空氣層的傳熱系數(shù),取23[w/(m2•k)]。
4)混凝土虛厚度
h'=k•λ/β
式中 h'——混凝土虛厚度(m);
k——折減系數(shù),取2/3;
λ——混凝土導(dǎo)熱系數(shù),取2.33[w/(m•k)]。
5)混凝土計算厚度
h=h+2h'
式中 h——混凝土計算厚度(m);
h——混凝土實際厚度(m)。
6)混凝土表層溫度
t2(t)=tq+4•h'(h-h(huán)')[t1(t)-tq]/h2
式中 t2(t)——混凝土表面溫度(℃);
tq——施工期大氣平均溫度(℃);
h'——混凝土虛厚度(m);
h——混凝土計算厚度(m);
t1(t)——混凝土中心溫度(℃)。
4.混凝土內(nèi)平均溫度
tm(t)=[t1(t)+t2(t)]/2
應(yīng)力計算公式
1.地基約束系數(shù)
(1)單純地基阻力系數(shù)cx1(n/mm3)
(2)樁的阻力系數(shù)
cx2=q/f
式中 cx2——樁的阻力系數(shù)(n/mm3);
q——樁產(chǎn)生單位位移所需水平力(n/mm);
當(dāng)樁與結(jié)構(gòu)鉸接時 q=2e·i〔knd/(4e·i)]3/4
當(dāng)樁與結(jié)構(gòu)固接時 q=4e·i[knd/(4e·i)]3/4
e——樁混凝土的彈性模量(n/mm2);
i——樁的慣性矩(mm4);
kn——地基水平側(cè)移剛度,取1×10-2(n/mm3);
d——樁的直徑或邊長(mm);
f——每根樁分擔(dān)的地基面積(mm2)。
(3)大體積混凝土瞬時彈性模量
e(t)=e0(1-e-0.09t)
式中 e(t)——齡期混凝土彈性模量(n/mm2);
e0——28d混凝土彈性模量(n/mm2),
e——常數(shù),取2.718;
t——齡期(d)。
(4)地基約束系數(shù)
β(t)=(cx1+cx2)/h·e(t)
式中β(t)——t齡期地基約束系數(shù)(1/mm);
h——混凝土實際厚度(mm);
cx1——單純地基阻力系數(shù)(n/mm3),
cx2——樁的阻力系數(shù)(n/mm3);
e(t)——t齡期混凝土彈性模量(n/mm2)。
2.混凝土干縮率和收縮當(dāng)量溫差
(1)混凝土干縮率
εy(t)=ε0y(l-e-0.01t)m1·m2…m10
式中εy(t)——t齡期混凝土干縮率;
ε0y——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下混凝土極限收縮值,取3.24×10-4;
m1·m2…m10——各修正系數(shù),
(2)收縮當(dāng)量溫差
ty(t)=εy(t)/α (10-56)
式中 ty(t)——t齡期混凝土收縮當(dāng)量溫差(℃);
α——混凝土線膨脹系數(shù),1×10-5(1/`c)。
3.結(jié)構(gòu)計算溫差(一般3d劃分一區(qū)段)
δti=tm(i)―tm(i+3)+ty(i+3)―ty(i)
式中 δti——i區(qū)段結(jié)構(gòu)計算溫差(℃);
tm(i)——i區(qū)段平均溫度起始值(℃);
tm(i+3)——i區(qū)段平均溫度終止值(℃);
ty(i+3)——i區(qū)段收縮當(dāng)量溫差終止值(℃);
ty(t)——i區(qū)段收縮當(dāng)量溫差始始值(℃)。
4.各區(qū)段拉應(yīng)力
(10-58)
式中 σi——i區(qū)段混凝土內(nèi)拉應(yīng)力(n/mm2);
——i區(qū)段平均彈性模量(n/mm2);
——i區(qū)段平均應(yīng)力松弛系數(shù);
——i區(qū)段平均地基約束系數(shù);
l——混凝土最大尺寸(mm);
ch——雙曲余弦函數(shù)。
5.到指定期混凝土內(nèi)最大應(yīng)力
式中 σmax——到指定期混凝土內(nèi)最大應(yīng)力(n/mm2);
ν——泊桑比,取0.15。
6.安全系數(shù)
k=ft/σmax
式中 k——大體積混凝土抗裂安全系數(shù),應(yīng)≥1.15;
ft——到指定期混凝土抗拉強度設(shè)計值(n/mm2)
平均整澆長度(伸縮縫間距)
1.混凝土極限拉伸值
εp=7.5ft(0.1+μ/d)10-4(lnt/ln28)(10-61)
式中εp——混凝土極限拉伸值;
ft——混凝土抗拉強度設(shè)計值(n/mm2);
μ——配筋率(%),μ=fa/fc;
d——鋼筋直徑(mm);
ln——以e為底的對數(shù);
t——指定期齡期(d);
fa——鋼筋截面積(rn2);
fc——混凝土截面積(m2)。
2.平均整澆長度(伸縮縫間距)
式中 [lcp]——平均整澆長度(伸縮縫間距)(mm);
h——混凝土厚度(mm);
e(t)——指定時刻混凝土彈性模量(n/mm2);
cx——地基阻力系數(shù)(n/mm3),cx=cx1+cx2;
arch——反雙曲余弦函數(shù);
△t——指定時刻的累計結(jié)構(gòu)計算溫差(℃)。