面板温度应力计算结果分析

一期、二期、三期混凝土面板在施工期均受到温度荷载和自重荷载的作用，取三期面板表面不同高程的面板混凝土在不同的龄期计算得到的温度应力值（拉应力为正），作图4.17～图4.24。

（1）一期面板温度应力计算结果见图4.17～图4.19。

图4.17　一期面板表面最大主应力分布

图4.18　365d内一期面板表面最大主应力变化过程

图4.19　一期面板浇筑后90d最大主应力分布

（2）二期面板温度应力计算结果见图4.20～图4.22。

图4.20　二期面板表面最大主应力分布

图4.21　180d内二期面板表面最大主应力变化过程

图4.22　二期面板浇筑后90d最大主应力分布

（3）三期面板温度应力计算结果见图4.23和图4.24。

由图4.17～图4.24可知，对于一期面板，由于最高温升发生在浇筑后5～10d内，因此该时间段出现了一定大小的压应力，面板表面的最大压应力值分别为0.2 MPa，且这一压力值主要集中在高程较低的2695.00m上下的面板混凝土区域，其原因是该区不仅受到来自上方面板混凝土的重力分量的作用，还受到来自地基的较大的约束，因此产生了较大的压应力。随着高程的增加，面板的温度应力均在0上下浮动。但进入冬季，外界气温骤降，面板表面温度应力迅速增大，达到0.9 MPa，此时面板的开裂风险增大。

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图4.23　三期面板表面最大主应力分布

图4.24　三期面板浇筑后90d最大主应力分布

由于二期面板的施工期在9—11月，此段时间外界气温呈下降趋势，而混凝土由于自身水化热的影响，内部温度高于外界气温。在混凝土浇筑一个月以后，面板混凝土产生较大的温度拉应力，在浇筑后90d时，表面最大温度拉应力分别为1.56MPa，此时各高程面板的温度拉应力都处于1.47～1.56MPa之间，存在较高的开裂的风险。进入12月至次年1月，外界气温骤降，二期面板表面温度应力迅速增大，温度拉应力达到2.56MPa，此时面板的开裂风险迅速增大。

对于三期面板，在面板表面及其内部3/5处均在较低高程，即2810.00～2815.00m处产生了温度压应力，但大小均在0.05MPa以内，原因是受到来自上方面板混凝土的重力分量的作用以及一期面板的约束。随着时间的推移，三期面板的温度应力在0上下微小地浮动。

（4）寒潮工况下的面板温度应力。选取了气温骤降的某3d的温度条件（寒潮，当日气温降低10℃以上，温度降到5℃以下）进行了温度应力场的计算。在二期面板的下部出现了最大的温度拉应力，最大时达到了2.19MPa（图4.25）。此时混凝土面板开裂可能性最大，因此必须采取必要有效的保温措施。

图4.25　寒潮时期面板表面出现的最大主应力

（5）面板表面喷涂5cm厚聚氨酯的寒潮工况。混凝土表面喷涂聚氨酯之后的等效表面放热系数β根据式（4.15）进行计算。

混凝土表面保温能力可用放热系数β表示。根据朱伯芳《大体积混凝土温度应力与温度控制》，如果混凝土采取了保温措施，并且保温材料的品种已经选定，可进一步确定保温层的厚度，放热系数由下式计算

式中　h——保温层厚度；

　　　λs——保温材料的导热系数，取决于保温材料的种类。当保温材料为聚氨酯时λs=0.019W/（m·K）=0.0684kJ/（m·h·K）；

　　　β0——保温板的外表面与空气之间的放热系数，通常取β0=40～80kJ/（m2·h·K）。

工况中取β0=50kJ/（m2·h·K），计算得到在面板表面喷涂5cm聚氨酯时，等效散热系数系数分别为1.33kJ/（m2·h·K）。计算结果见图4.26。

对比图4.25和图4.26后可知，在面板表面喷涂5cm厚的聚氨酯保温材料后，在遇到寒潮时，面板表面的温度拉应力从2.19MPa降至1.07MPa，可见聚氨酯能够有效降低面板表面的温度拉应力，提高混凝土面板的抗裂能力。

图4.26　表面喷涂5cm聚氨酯后在寒潮条件下不同部位的应力变化