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      南水北調中線天津干線工程混凝土輸水箱涵施工技術

      中國水利水電出版社
        【作 者】劉治峰 【I S B N 】978-7-5170-0965-8 【責任編輯】李炎 【適用讀者群】本專通用 【出版時間】2013-08-21 【開 本】16開 【裝幀信息】平裝(光膜) 【版 次】第1版第1次印刷 【頁 數】284 【千字數】437 【印 張】17.75 【定 價】49 【叢 書】 【備注信息】
      圖書詳情

        本書基于作者在南水北調天津干線混凝土輸水箱涵工程中開展的施工關鍵技術研究成果,全面系統地介紹了箱涵工程施工工藝流程、施工分層及關鍵部位振搗工藝,混凝土配合比優化,應用自行研制的輸水箱涵混凝土一體化施工工法技術及鋼模臺車技術實現混凝土運輸、入倉方式優化及土基上模板支立優化,采用數值分析和數值模擬技術實現多工況典型混凝土結構溫度場、應力場和位移分布的三維仿真和合理性分析,對箱涵混凝土溫控防裂進行研究。有效保證了輸水箱涵的施工質量和施工進度,其成果已在南水北調中線箱涵工程及河北省大中型供水、輸水工程施工中得到推廣應用,取得了良好的社會和經濟效益。

        本書可供從事跨流域調水、城市輸水及防洪、河道改造等工程設計、施工和管理的工程技術人員參考,也可作為各大院校相關專業師生的參考用書。

        本書基于作者在南水北調天津干線混凝土輸水箱涵工程中開展的施工關鍵技術研究成果,全面系統地介紹了箱涵工程施工工藝流程、施工分層及關鍵部位振搗工藝,混凝土配合比優化,應用自行研制的輸水箱涵混凝土一體化施工工法技術及鋼模臺車技術實現混凝土運輸、入倉方式優化及土基上模板支立優化,采用數值分析和數值模擬技術實現多工況典型混凝土結構混凝土溫度場、應力場和位移分布的三維仿真和合理性分析,對箱涵混凝土溫控防裂進行研究。

        采用FLAC3D數值模擬軟件,建立三維數值分析模型,模擬超長距離大流量混凝土輸水箱涵不同施工工況的應力分布及位移,進行數值檢測和分析對比,研究混凝土澆筑、模板支立等不同時期的結構穩定安全,據此進行施工工藝的合理性分析并提出推薦性意見,優化施工工藝是本書的一大亮點。

        南水北調中線天津干線工程混凝土輸水箱涵屬于超長距離大流量混凝土輸水箱涵結構,其斷面尺寸大、壁厚小,混凝土結構受力條件復雜,極易產生各種裂縫,施工過程中極易出現不穩定狀態。為此,建立可控的、具有足夠生產能力的混凝土自動化生產線,將混凝土拌和物直接轉運至布料倉面,實現原材料集料、下料、投料攪拌、輸料、混凝土入倉各個環節一體的連續施工非常關鍵。

        本書采用FLAC3D數值模擬軟件,建立三維數值分析模型,模擬超長距離大流量混凝土輸水箱涵不同施工工況的應力分布及位移,進行數值檢測和分析對比,研究混凝土澆筑、模板支立等不同時期的結構穩定安全,據此進行施工工藝的合理性分析并提出推薦性意見,優化施工工藝是本書的一大亮點。

        本書從對輸水箱涵施工中混凝土的不同入倉方式的優化分析研究入手,結合施工廠區布置提出優化意見;對模板的高效重復利用及土基上模板的支立提出工藝優化和技術改進意見;對墻體關鍵部位混凝土振搗提出工藝措施;對混凝土輸水箱涵施工質量、施工工藝及箱涵結構穩定等關鍵技術展開深入研究和分析論證。

        借助箱涵混凝土溫控仿真有限元模型程序,結合不同工況進行仿真計算和分析,研究南水北調中線天津干線工程混凝土輸水箱涵施工期間混凝土溫度控制、應力計算及裂縫防治新技術,為避免混凝土箱涵因環境氣象條件、澆筑溫度、混凝土溫差、混凝土澆筑的長度和厚度、極限拉伸率、表面放熱性能、養護措施、間歇時間、結構施工分塊和施工分層等因素影響產生裂縫,開展理論研究并提供技術支持數據。

        通過上述研究論證,找出變化規律,提出針對南水北調中線天津干線工程混凝土輸水箱涵各典型結構,個性化地指導現場施工和控制混凝土澆筑質量的技術研究成果,總結歸納成一個可以在南水北調中線天津干線工程混凝土輸水箱涵施工中廣泛應用的專項施工技術,實現南水北調中線天津干線工程混凝土輸水箱涵施工技術的集成管理,為避免輸水箱涵施工質量事故或質量缺陷的發生,保證混凝土箱涵的強度、工程質量和運行安全提供了可靠的技術保證。

        尤其在南水北調工程或類似工程施工中,對于作業倉面屬于線性延伸的工程而言,該研究成果在于優化施工管理、保證工程質量和施工安全,具有質量可靠、經濟實用、運行簡便、節能環保的價值,實現箱涵混凝土受控一次入倉、運行費用低廉的特點。隨著國家對水利工程投入的增加,一大批大型超長距離大流量輸水箱涵工程項目相繼開工建設,超長距離大流量混凝土輸水箱涵施工集成管理關鍵技術研究成果,在提高工程質量,降低工程成本等方面將發揮積極作用,具有廣闊的推廣應用前景。

        建設高質量的混凝土輸水箱涵,是編著本書的出發點。為了更好地總結南水北調中線天津干線工程混凝土輸水箱涵施工關鍵技術,并為今后類似工程的設計和施工提供系統、完整的借鑒資料,作者開展了多方面的實驗研究,并在本書編寫過程中參考和引用了許多專業論述,同時也得到了有關專家的支持,尤其是林皋院士對本書的出版傾注了大量的心血。在此向有關人員致以崇高的謝意!

        由于國內外混凝土箱涵技術研究的課題很多,作者的水平有限,書中的缺點、錯誤和疏漏在所難免。在施工組織和箱涵技術研究資料和數據整理方面還不夠完整。懇請廣大讀者批評指正。

        作者

        2013年5月

        第1章 概況 1
        1.1 南水北調中線天津干線工程混凝土
        輸水箱涵關鍵技術 1
        1.2 技術研究的主要內容 2
        1.2.1 主要從以下方面展開研究 2
        1.2.2 鋼筋混凝土箱涵裂縫成因分析 3
        1.3 國內外技術現狀 3
        1.3.1 國內文獻 3
        1.3.2 國外文獻 4
        1.3.3 總述 6
        1.4 技術路線 6
        1.5 南水北調中線天津干線工程簡介 6
        1.5.1 保定市1段工程 6
        1.5.2 保定市1段施工五標 7
        第2章 南水北調中線天津干線箱涵不同
        施工工藝應力應變三維分析 12
        2.1 研究內容 12
        2.1.1 研究內容 12
        2.1.2 施工工藝設定 12
        2.2 三維分析前期工作 12
        2.2.1 計算程序介紹及原理 12
        2.2.2 模型建立情況 18
        2.2.3 物理力學參數 20
        2.3 三層澆筑法 20
        2.3.1 澆筑底板 20
        2.3.2 澆筑立墻 25
        2.3.3 澆筑頂板 30
        2.4 兩層澆筑法 37
        2.5 兩種方法對比分析 43
        2.5.1 應力對比 43
        2.5.2 位移對比 45
        第3章 混凝土配合比,混凝土入倉方式研究 48
        3.1 混凝土配合比研究 48
        3.1.1 綜述 48
        3.1.2 常用的主要措施 48
        3.1.3 混凝土原材料使用要求 48
        3.1.4 箱涵混凝土堿骨料反應及其預防 56
        3.1.5 混凝土配合比優化 58
        3.1.6 天津干線保定市1段箱涵混凝土
        施工設計要求及施工配合比 66
        3.2 混凝土澆筑入倉方式研究 69
        3.2.1 國內外同類工程現狀 69
        3.2.2 超長距離大流量混凝土輸水箱涵
        施工入倉方式 70
        3.2.3 混凝土入倉坍落度的控制 71
        3.2.4 混凝土入倉澆筑施工措施 73
        3.2.5 混凝土入倉質量保證措施 74
        3.2.6 混凝土入倉安全保證措施 75
        3.3 南水北調中線天津干線保定市1段箱涵
        混凝土施工 75
        3.3.1 工程特點 75
        3.3.2 混凝土性態變化及解決方案 75
        3.3.3 超長距離大流量輸水箱涵混凝土
        一體化連續施工系統裝置 77
        3.3.4 混凝土布料機設計技術研究 88
        3.3.5 超長距離大流量混凝土輸水箱涵施工
        技術工法的應用及改進 93
        3.3.6 拖式混凝土輸送泵入倉 95
        第4章 混凝土澆筑 98
        4.1 箱涵混凝土施工工藝流程 98
        4.2 混凝土澆筑振搗工藝 98
        4.2.1 混凝土鋪料及分層 98
        4.2.2 混凝土平倉 100
        4.2.3 混凝土振搗 100
        4.2.4 模板工程 101
        4.2.5 鋼筋工程 103
        4.2.6 混凝土運輸 108
        4.2.7 混凝土澆筑注意事項 108
        4.2.8 混凝土表面修整 110
        4.3 混凝土雨季施工 110
        4.3.1 雨季施工工作措施 110
        4.3.2 中雨以上天氣施工工作措施 110
        4.3.3 小雨天氣施工工作措施 110
        4.3.4 澆筑過程施工工作措施 111
        4.4 混凝土養護 111
        4.5 混凝土溫度控制措施 111
        4.5.1 溫度控制一般要求 111
        4.5.2 出機口溫度計算 111
        4.5.3 降低混凝土澆筑溫度的措施 112
        4.5.4 降低混凝土的水化熱溫升 113
        4.5.5 溫度測量 113
        4.6 表面保護 113
        4.7 質量檢驗及施工強度分析 113
        4.7.1 混凝土原材料質量檢驗 113
        4.7.2 混凝土拌和與混凝土拌和物的
        質量控制 114
        4.7.3 澆筑質量檢查與控制 114
        4.7.4 強度檢驗與評定 115
        4.7.5 箱涵混凝土缺陷處理技術 116
        第5章 箱涵施工廠區布置優化 121
        5.1 施工廠區布置方案 121
        5.2 施工分區規劃和施工布置內容 121
        5.2.1 施工營地及施工臨時道路布置 121
        5.2.2 施工用風 123
        5.2.3 施工供水 123
        5.2.4 施工用電 125
        5.2.5 堆土區規劃 127
        5.2.6 混凝土生產系統 127
        5.2.7 施工輔助工廠 129
        5.2.8 辦公及生活設施 130
        5.3 施工優化 132
        5.3.1 防雨排水系統優化 132
        5.3.2 混凝土澆筑過程中防雨措施 134
        5.3.3 施工臨時道路優化 134
        5.3.4 防雨防風設置優化 135
        5.3.5 基槽底部鋼模臺車道路 136
        5.3.6 安全保證措施 136
        5.3.7 環境保護及文明施工 137
        第6章 模板支立方案優化研究 138
        6.1 概述 138
        6.2 大模板設計研究 138
        6.2.1 設計思想及計算依據 138
        6.2.2 模板結構及參數確定 139
        6.2.3 模板側壓力分析計算 139
        6.2.4 內模面板承載力分析驗算 140
        6.2.5 橫筋計算 142
        6.2.6 豎向主梁計算 144
        6.3 內模臺車 145
        6.3.1 內模臺車主體圖 145
        6.3.2 施工布置 147
        6.3.3 施工方法 147
        6.4 外模 148
        6.4.1 外模板組裝 148
        6.4.2 外模板的布置及構造 148
        6.4.3 安裝人員及設備 149
        6.5 底板外模及內模 150
        6.6 堵頭側模 150
        第7章 箱涵關鍵部位混凝土澆筑施工工藝
        研究 152
        7.1 箱涵混凝土施工概況 152
        7.2 施工分層及倉塊劃分 152
        7.3 混凝土面層處理 153
        7.4 混凝土上下結合處施工縫面處理 153
        7.4.1 施工縫面處理方法優化選擇 153
        7.4.2 鑿毛 156
        7.4.3 模板 157
        7.5 施工縫面處理 157
        7.6 混凝土澆筑 157
        第8章 箱涵混凝土變形縫施工技術及箱涵抗浮
        穩定分析 159
        8.1 設計技術要求 159
        8.1.1 總體要求 159
        8.1.2 止水材料 160
        8.1.3 填縫填料 162
        8.1.4 嵌縫材料 163
        8.2 變形縫施工 164
        8.2.1 一般規定 164
        8.2.2 橡膠止水帶施工 164
        8.2.3 閉孔泡沫塑料板施工 165
        8.2.4 聚硫密封膠施工 165
        8.2.5 質量控制與檢驗 166
        8.3 箱涵抗浮穩定分析 166
        8.3.1 抗浮措施的選擇 166
        8.3.2 抗浮方案的優化設計 167
        第9章 箱涵混凝土溫控仿真有限元子模型法
        程序開發及施工期防裂技術研究 168
        9.1 混凝土溫度場有限單元法計算方法 168
        9.1.1 不穩定溫度場的基本理論 168
        9.1.2 不穩定溫度場的有限元隱式解法 169
        9.2 混凝土應力場的有限單元法計算方法 170
        9.2.1 應力求解的基本理論 170
        9.2.2 應力場的有限單元法隱式解法 171
        9.3 水管冷卻混凝土溫度場的有限元
        迭代求解 172
        9.3.1 水管冷卻空間溫度場 172
        9.3.2 沿程水溫增量的計算 173
        9.3.3 水管冷卻混凝土溫度場的迭代求解 174
        9.4 有限元仿真計算的單元形式 174
        第10章 箱涵結構防裂縫研究 176
        10.1 裂縫產生機理 176
        10.1.1 裂縫分類 176
        10.1.2 裂縫的產生機理 176
        10.1.3 箱涵混凝土裂縫 176
        10.2 結構優化設計 177
        10.2.1 總述 177
        10.2.2 箱涵荷載分析計算 179
        10.2.3 箱涵參數 180
        10.2.4 箱涵荷載組合 180
        10.2.5 內力計算方法 180
        10.2.6 荷載和內力計算結果 180
        10.2.7 配筋計算結果 183
        10.2.8 抗裂度驗算 183
        10.2.9 承載能力極限狀態計算和正常使用
        極限狀態驗算 183
        10.3 SAP84平面有限元分析 186
        10.3.1 計算參數的選取 186
        10.3.2 計算方法 187
        10.3.3 SAP84三維有限元分析 187
        10.4 箱涵結構防裂縫措施 187
        10.4.1 合理選擇結構型式 187
        10.4.2 合理布置分縫間距 188
        10.4.3 科學確定箱涵倒虹吸結構尺寸 188
        10.4.4 合理配置鋼筋是防裂縫的關鍵 188
        10.4.5 合理優化混凝土配合比 189
        10.4.6 混凝土溫控設計及選擇適宜的澆注
        時間 190
        10.4.7 控制原材料溫度 191
        10.4.8 拌和運輸環節的溫控 191
        10.4.9 保證混凝土倉號正常溫度 191
        10.4.10 混凝土的養護 191
        10.5 箱涵結構防裂縫需要注意的問題 192
        第11章 混凝土溫度場和應力場有限元子模型法
        及程序開發 193
        11.1 有限元子模型法的原理 193
        11.2 有限元子模型法的計算網格 194
        11.3 有限元子模型法的實現 194
        11.4 混凝土溫度和應力有限元子模型法 196
        11.4.1 切割邊界條件 196
        11.4.2 子模型切割域 197
        11.4.3 混凝土溫度場和應力場子模型法 197
        11.5 有限元子模型法修正算法及程序開發 199
        11.5.1 修正分析 199
        11.5.2 子母模型聯合反饋修正算法 199
        第12章 計算模型仿真與工況分析 202
        12.1 計算資料收集和計算 202
        12.1.1 工程區氣象資料 202
        12.1.2 混凝土配合比 204
        12.1.3 熱學與力學性能指標 204
        12.2 計算模型與仿真假定 206
        12.2.1 計算模型 206
        12.2.2 計算假定 207
        12.2.3 特征點和特征截面 207
        12.3 夏季施工計算結果分析 208
        12.3.1 計算工況設定 208
        12.3.2 工況X1計算結果分析 208
        12.3.3 工況X2計算結果分析 216
        12.3.4 工況X3計算結果分析 218
        12.3.5 工況X4計算結果分析 219
        12.3.6 工況X5計算結果分析 220
        12.4 秋季施工計算結果分析 220
        12.4.1 計算工況設定 220
        12.4.2 工況Q1計算結果分析 221
        12.4.3 工況Q2計算結果分析 224
        12.4.4 工況Q3計算結果分析 225
        第13章 結論 226
        13.1 創新點 226
        13.2 結論和建議 227
        13.2.1 結論 227
        13.2.2 建議 228
        13.3 推廣應用前景 229
        附錄1 南水北調中線干線工程混凝土輸水箱
        涵施工操作指南(試行) 231
        附錄2 水工混凝土輸水箱涵一體化施工
        技術工法 259
        參考文獻 269
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