автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Воздействие вертикальных цилиндрических полостей на температурный режим массовых бетонных сооружений

Ле-пшградскгт:"! ордена Ленина но.татехшпеогэтй институт имени М. II. Калинина

&

На правах рукописи

ЛДЛ1НИК Артем Константинович

УЖ 026/627.012.4:53С.5Р

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЕРТШЛИШХ ЩШПЩРНЧГОКИХ ПОЛОСТИ'1 НА ТШПТАТУИШ;! РКП ЕЛ ПАССИВНЫХ БЕТОШГЮС СООРУКНПЙ1

Специальность 05.23.01 - Строптолыше конструкции и 05.?3.07 - Гидротехнические сооружения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград 1908

Работа выполнена в Московском инженерно-строительном института имени В.В.Куйбшова и Дальневосточном политехническом институте имени В.ВЛСуйсшшова.

Научный руководитель - доктор технически наук,

профессор рЗ.АЛ1нлендер|

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор П.И.Васильев - кандидат технических наук ст.научний сотрудшгк А.М.Цыбин

Ведущеа предприятие - Дальневосточное отделение ГСШ1

Союзпроектверфь

Защита состоится 6 декабря 1988 г. в 15 час. па заседают специализированного Совета К 063.30.00 при Лешшградском ордена Ленина политехническом институте имени М.И.Калинина по адресу: 195251, Ленинград, ул.Политехническая, 29, ЛПИ им. 1.1. И. Калинина, гидрокорпус, ауд.208,

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке института.

Отзив на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный печатью предприятия, просим направить по вышеуказанному адресу на шля ученого секретаря специализированного Совета (К 063.37.08).

Автореферат разослан "_' октября 1988 года.

Учении секретарь специализированного совета, к.т.н., доцент

В.А.Рукавишников

»Д*ГСТ1ЕШ1 •¡<ы:;вТЕм

■ • 1.1 пш

■ тдел ссертаций

»о- ^

1

Общая характеристика работы

Актуальности тезд. При возведении массшак ботошпс: сооружений гидротехнического, транспортного, энергетического етро"""'гтао"..— ва и т.п. возникает проблема сгагазшгя полного предотвращения термического трепданообразования. В настоящее время су.:!ос?ьуот комплекс мероприятий по регулировашпэ термоналряконного состояния бо-тона в строптелыпй пориод. Однако, в массивных сооружения;: образуется больше количество температурных трений, особенно это относится к бетонным плотпнаи, возводивши - суровых кллгдт:яосюсс условиях.

Многие магеявямз сооружения тот различные полоста. 3 бетон- . 1шх плотинах это расширенные ивы, галерой и потерны, встроенные водово;с;, лренает, смотровые колодцы и т.п. Известии призеры устройства специальных полостей в сооружениях. Так при возведении плотин Россзнс (Швейцария) и 1.1онфорте (Португалия) в центре блоков бшш выполнены вертикальные полости диаметром 1,5 м для охлатденнл бетона в строительный период. ¡Значительное количество регулярно и часто располоношнк полостей различного диаметра слоит корпуса высокого давленая из предварительно напряженного железобетона (1ЭД ШШВ) атомных энергетических установок.

В ШСИ им.В.В.Хуйбыпева под руководством профессора д.т.н. Ю.А.Нплендора били начеты исследования способа регулирования бетонной кладет массивных сооружении с помощью полостей. Опыт возведена и натурные наблюдения на плотшпх показал, что полости могут оказывать как положительное,.так п.отрицательное воздействие па термоталрягсенное состояние быока. В связи с этим очевидна необходимость исследования влияния полостей на температуркоо поле бетона, что и определяет актуальность теш диссертации.

Работа выполнялась в соответствии с координационные аланом НйР Госстроя СССР по проблеме 0.55.01 (п.1.1У и п.3.14), программами 0.55.08.03 , 0.55.09.10 и 05.16.42.

Целью работы являится экспериментально-теоретические исследования воздействия вертикальных цилиндрических полостей при применения в них интенсив1шх режимов регулирования на температурное поле массивных бетонных соорузкений.

Натшая новизна работы. Проведены натурные исследования на сооружении с вертикальными полостями при применении различных ре-иг.юв конвективного теплообмена в полостях в период снятия экзо-термияеекого разогрева и последующий период, когда температура бе-

тона меняется в зависимости от температуры наружного воздуха. Выполнены исследования конвективного теплообмена в коротких полостях на лабораторной установке и получены значения коэффициентов теплопередачи. Разработана методика и составлена программа расчета на ЭВМ температурных полей бетонного массива с полостью. Выполнены расчеты температурных полей бетонной стешш с полостями и проведено сравнение результатов расчета о данными натурного эксперимента. Исследовано влияние коэффициента теплопередачи, диаметра и температуры воздуха в полости, температуры бетонной смеси на температурное поле бетона в строительный период. Предложено устройство полостей для предотвращения проникновения отрицательных температур в тело плотины. Исследована и обоснована необходимость учета существующей перфорации КЕД Ш1ЕБ в строительный период для назначения высоты блоков бетонирования с учетом их трещиностойкости.

Практическое значение работы. Полученные результаты могут быть использованы:

для назначения величины коэффициентов теплопередачи в коротких вертикальных полостях при расчете температурных полей массива;

для учета влияния диаметра, температуры воздуха и коэффициента теплопередачи в полости в проектных и конструкторско-технологи-ческих разработках;

для назначения высоты блоков бетонирования при применении в полостях интенсивных реяимов регулирования.

Достоверность в теоретических исследованиях обусловлена общепринятыми допущениями; полнотой экспериментальных исследований -проведении натурного и лабораторного эксперимента; удовлетворительной согласуемостью результатов расчетов по предлагаемой методике с натурным экспериментом, а также данными других исследователей.

Реализация работы. Результаты экспериментально-теоретических исследований использованы ВНИПИЭТ при проектных и конструкторско-технологичеиких разработках КВД из 1ШЕБ АЗУ ВГ-400; трестом Дальмор-гидрострой при строительстве подземной части вагоноопрокидывателя угольного комплекса Восточного порта; трестом Промстройматвриалн и ПШЦ Главдальводстроя при оптимизации и разработке АСУ ТО тепловой обработки бетонных конструкций с полостями. Экономический эффект составил 57 тыс.рублей.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и представлялись: на Всесоюзной конференции "Итоги работы вузов СССР в области гидротехники в XI пятилетке" (Куйбышев, 1985); на Всесоюз-

ной научно-технической конферешрпг "Научные проблемы современного энергетического машиностроения п их решение" (Ленинград, 1987); на Всесоюзном ПТС "Прочность и термическая трещгаостойкость сооружений" (Усть-Нарва, 1988); на научно-технических конференциях МИСИ им.В.В.Куйбышева (Москва, 1975,1970); на научно-техничеоких конференциях ДВГШ гол.В.В.Куйбышева (Владивосток, 1977-1985); на заседа-нш1 кафедры СКиМ ДВПИ (1984,1986); на научном сешшаро кафедры испытании сооружений ШСИ (1986); на заседании кафедры СКпГД ЛШ1 (1986).

В полном объеме диссертация докладывалась и обсуждалась на совместном заседашш кафедр гидротехники, строительных конструкций и материалов, топлогазоснабнения и вентиляции шгаенерио-строитель-ного факультета ,ТЩПИ (апрель 1988г.), на заседании кафедры испытания сооружений ШСН (апрель 1988г.) и заседашш кафедры гидротехнических сооружений л строительных конструкций и материалов ЛШ1 (июнь 1988).

Публикатш. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глаз, заключения, списка литературы и приложений, Со-дерянт 102 страшгцц машинописного текста, 54 рисуш:а, II таблиц, приложения на 25 страницах. Библиография включает 102 наименования на II страницах.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность, определена цель работы, научная новизна и практическое значение.

Р первой главе расилатривается комплекс мероприятий по регулированию темпера' /рного состояния бетона, приводятся примеры и дается анализ термического трещинообразования в массив!шх бетонных сооружениях.

Большой бшюд в исследования в области терглики массивного бетона внесли С.В.Александровский, Н.Х.Арутгаяи, А.З.Басевич, А.В.Белов, П.И.Васильев, А.И.Вайнберг, Г.Д.Вшшевецкий, С.Г.Гутман, А.А. Гвоздев, М.И.Грипин, К.И.Дзюба, В.Д.Дубяго, Л.И.Дятловпцкий, И.Д. Запорожец, Л.Н.Гаркун, А.Я.Епифанов, Г.Б.Колчин, М.С.Ламкш, Г.Н. 'лаолов, Ю.А.Нплендэр, Т.Т.Овчинникова, В.Г.Орехов, И.Е.Прокопович, А.Р.Ряашщцн, Н.П.Розанов, Т.Н.Рук зишникова, Л.Б.Сапожников, В.Б. Судаков, Л.А.Толкачев, Л.П.Трапезников, С.А.Фрид, А.Б.Фролов, В.Д.

Харлею', Г.Л.Хеслн, А.А.Храпков, Г.И.Чнлингаришшш, Л.ВЛачагуа, Л.','.Ци&!Л, А.В.Швецов, В.П.!!{карш:, С.Г. Пульман, С.Я.Эйдельман, Л.Я.Яшян и другно.

В настоящсо время накоплен достаточный материел, подтверздага-цпй возмояноегь рогужгювать температурный реяим сооружений с по-мо^ъй полсстой. Перекрытие !,^секционных швов, подтапливание их л устало. а. олоктрзобогрэватолой повлияли на температурный реким Ма-маканской, Братской, СсЛской и других плотин. С помощью расширенных газов (замикажегх блоков) производится обглтиз бетона напорной граш:. Теорстэтос-кло я натурные исследования, проводешшо З.Л.Буд-япкевым, А.П.£я;фш:ов1.п», А.В.Паэаровш, А.М.Цибинш, С .Я. Эйдельма-чс!л и др., показала, что полости играет существенную роль в регу-лпрозгипя и похдорглцяп температурного поля coopyr.eicrti, особенно в районах с суроанми климатическими условиями.

предлояопний Ю.А.Нилоидером способ, реализованный в виде системы воздугпюго рогул^овашш температурного роягма бетона, моает кошеурлровать с трубпнм охлагдеишил, является более надегашм и экономичным, позволяет рейдировать температуру сооружения в оке-, плуатацпоннн:: период. Вортякалышв (возмошо горизонталыше) полости соеяшяится могду сойой коллекторами в пределах всего соорухе-Ш1я или ого части. Дяя принудительного движения воздуха используется вентилятор, для охлаздоши или подогрева - воздухоохладитель и калорифер. Регулирование скорости воздушого потока осуществляется с помощью дроссельных заслонок. Система оборудуется КПП и средствами автоматики.

Для расчета темпоратуриых полой бетонного сооружения с полостями целесообразно применять числошше методы с использованием ЭК.!. В полости задаются граюгенге условия третього рода с помощью коэффициентов теплообмена. Вопросами теплообмена в трубах занимались Т.И.Аладьев, А.А.1Ухман, В.П.Исаченко, Э.К.Калишш, Н.А.Михоев, М.В.Киршгчэв, Б.С.Петухов, Л.Д.Нольде а такие Стентонт, Нуесе.гьт, Гребер, Д;:;еюлан, Вамсдвр, Ритшель з: шогие другие. Получеш критериальные зависимости, опиешкшцио конвективный теплообмен д.чя стационарного регат на участках тепловой и гидродинамической стабилизации. При возводетш соорувеюй слоями или блоками высотой 1-3 м, когда интенсивное тсплоиццэление•происходит в пределах этого блока, имеем типичный нестационарный per- ~м з короток полостях. iCai: по;:азшза»т исследования В.П.Исачешо, В.А.Осплсьа, Б.С.Потухо-ва, исследование поправочных коэффициентов для коротай труо к су-

чествующим критериальным уравнениям, но отражают спещфпси отлт-шк исследований и мог.от привести к больганм ожибкач в расчетах,

Бшголнетшй обзор показал, что вопрос влияния шртакалышх полостей на температуру бетона, конвективный теплообмон в полостях, требует дополнительных исследований, которые были сТюрг.гулиро'^лн в цели и задачах работы.

Вторая глава посвясдена экспериментальным исследованиям влияния различт« регдмов конвокптного теплообмена на тошоратуриов поло соорухоння м величшу коэффициента тепдоотдчлл в полостях. Для этого били выполнены натурные и лабораторгею исслелокшгеь Па-туршй эксперимент проводился на водосбростк сооружениях Нязопет-ровского гидроузла. В процессе бетонирования по оси стоп водопропускной труби и бычка плотшш, толщиной 1,5-2 м и высота;; 5 м, бн~ лзг выполнены сквозные вертнкалыше цнлнцщлгчоскцз полости диаметром 0,34 и шагом 3 м. НаруишШ в- лдух проходил чероз иаяшгЛ горизонтальный отвод, внходящт! на боковую поверхность стены, и верхнее отворстко полости. Температурное иоле ботопа определялось с помощью закладных датчиков тошератури типа 'ГГГ-4, устанавливаемых на отметка:*; 2 л 4 м от основания стен. Кроме того измерялась температура воздуха и води, стекаггон по стеиглм полости, скорость воздушного потока полости. В полостях применялись следутнно решил! регулирования: свободная кснвещрщ; свободная копбэкгдя с дополнительным уплаченном стенок полости водой; свободная и шнуг-деннал конвекция, создаваемая с помощью вентилятора. Зкспер^лопти проводились в апреле-сентябре месяце. На рис.1 поглзано распределение температур в сечениях Фотонной стон:« с полостью в рсетле свободной конвекции (а); свободной и вшгугдйшгой копвегасш (б). Включение вентилятора осуществлялось периодически, в интервалах времею! 71-117; 133-157 и 163-203 часов с момента укладки бетона. Исследования погасали, что чередовать свободной и Еп-нугдетгол конвекции является наиболее рациональным ре.тлмом охлаждения с то'па зрения экономии электроэнергии и скорости охлагдегпгя бетона. При увлатненшт степса полости, вода, температурой 7-15 °С, постулата из дрзнаяпих сква,"пг в перфорированное кольцо, установленное над верхним обрезом полости. Интенсивность снижения среднеобъегзюй температуры падает от своего максимального значения в первые суткл до примерно постоянной величшш к 3-4 суткам. Для рогят свободной конвекции от 0,6 до 0,11 град/сутки, для ре.-ипла вшг/гдогагоЗ конвекции п увлажнения полости водой соответственно от 0,9-0,75 до

Температура в бетонной стенке с полостью в ре;:аи.ю свободной (а): свободной и вынужденной конвекции (б) за период от 24 до 700 чясов

а) б)

50 45

40 «

30 , 25 20 15 10 5

О 06 С(В 1.2 1.5 М

50 45 40 55 30 25 20 15 10 5 .

О ОН 0,4 0,9 1,1 1,5 М

Рис Л

0,18-0,2 град/сутки.

Поело того как экзотермические процесса в бетона закончились и произошло полное охлаждение массива, била исследована возможность обогрева ботона с помощью полостей в результате резкого повышения температуры наружного воздуха. В полостях применялся режим свободной конвекции и увлажнения стенок полости водой. Интенсивность повышошля температуры близка и интенсивности охладцмпш .для соответствуй« режимов.

Лля определения влияния концентрации напряжений, вызываемых полостью, били определены температурные напряжения. Напряжения рас-счнтивались для упругой задачи в сечениях стенки по кривым распределения температуры. Величшш модуля упругомгноБешшх деформаций и коэуТищиента Пуассона были приняты переменными во времешг и определены на основании ультразвуковых испытаний бетона непосредственно в конструкции, а также улТ)Тразвуковых и механических испытаний кернов, выбуренных из ботона. Наличие полостей приводит к сютегаго температурных налряжешгй от 32 до 50$ при режиме свободной и выну-дцешгоИ конвекции.

Исследование нестационарного конвективного теплообмена в коротких бетонных полостях было проведено на лабораторной установке. Рабочий элемент опытной установки представлял собой вертикальную бетонную трубу внутренним диаметром 0,5 м и высотой 4,5 м ( fy =9). IIa наружной поверхности трубы размещались электронагреватели, поз-воляквдио моделировать экзотермические процессы в бетоне. Величины локальных и сродннх коэффициентов теплоотдачи определялись на основе анализа теплосодержания воздуха внутри рабочего элемента экспериментальной установки. Теплосодержание воздуха изменялось за счет теплообмена с внутренней поверхностью, подогреваемой электронагревателем. Кроме того коэфцйщионтц теплоотдачи определялись по дашшм натурного эксперимента. Скорость воздуха при режиме вынуздешюй конвокцш изменилась в пределах 2,3-6,1 м/с в лабораторном и 1317 м/с в натурном эксперименте.

Величина локальных коэффициентов теплоотдачи меняется по высоте полости. При режиме вынуждегагой конвекции от 60-140 Вт/м2 °С на входе воздушного потока в полость до -20-60 Вт/м^ °С на выходе из полости. Средние коэуфпщонти теплоотдачи с теченио!л времени пони-"Жтся, особенно при невысоких скоростях вездукного потока. В результате били получены численные пчачения средшс: коэффициентов теплоотдачи режима свободной конвекции 3-II Вт/м" °С; режима

вынужденной конвекции при направлении потока снизу вверх и скорости 2,3-17,0 м/с ст 12,0 до ВО Вт/;Г °С; при направлении потока сверху, вниз к скорости 2,3~G,I м/с от 22 до Gu Вт/м~ °С.

В третье;' тут-чпе изложена штодика расчета тошературша полей бетошшх сооружений с полостями; исследовано влияние диаметра полости и коо^сцюнта теплопередачи на температурное поле массива; -предложено устройство полостей для предотвращения прошпшовошш отрпп.атолыик температур в тело бетонной плотшш.

В принятой мотодшсе бетонное сооружешю с вертикальными полостями разбивается на прямоугольные (квадратные) области с одиночной полос-ью. В постановке задачи рассматривают три варианта области с полостью: внутрэшпгй, наружный элемент массива, элемент стенки. Задача решается для двухмерной расчетной схег.м. Область разбивается неравномерной соткой так, чтобы форма полости была приближена к irpjry. Для роаошш двухмерного дифференциального уравнения теплопроводности Фурье с внутренним:! источшташ тепла применена неявная схе;..а и нелинейный метод потоковой прогошеи, оснований на теории разностных схем. На стоиках полости и внешней границе наружного элемента прншп.иэтея грашгошо условия третьего рода. Па зыутронних границах области ставится условие непротекшпш, т.о. равенства нулю теплового потока или задаются грашгчныо условия первого рода. Пелиноипт": метод потоковой прогоню: позволяет осуществить перепое коэфТ«щиснтов граничных условий на каждую элементарную íwoin:y области, полученную в результате разбиения разностной соткой. Ото приводит к тому, что и в схеме н в расчете граничило ячейки (примыкающие к полости или внешгей грашщо наружного элемента) ничем не отличаются от внутренних, т.е. схема полностью однородна. Исклшснио из расчета ячеек, не принадлежали:: области, производится с помощь» массива признаков размерности. Например, признак равен +1ячейка пршшдлежит области и включаотся в алгоритм; пригнал; равен -I - ячейка области но принадлежит и алгоритмом игнорируется. Для реализации нелии. Minoro метода потоковой прогошш при роаопкк сеточных уравнений составлена программа на языке FORTRAN и проведены работы па ЭВМ БХ1л о

Прозерка мотодшш была произведена путем расчета температурных полей бетонной стонкп с полостями и сравнением с данпнш натурного эксперимента. В расчетах был рассмотрен элемент стенки размером 1,5x3 м с полостью в цонтре диаметров 0,35 п. Расхождение результатов тоорототеских и экспериментальных данных по кривым хода

максшлалышх температур во времени составила 5-15$. Для кривых распределения тегшоратурц бетона в сечениях стеща! для нэкоторих моментов времени расхождение доходит до 20-25$. В целом мошю считать, что принятый метод расчета дает удовлетворительные результаты учета воздействия полости на температурное поле бетона сооружения.

Для внутрошгей бетонной области с отношением диаметра полости к размеру области 0,1-0,3 было проведено исследование влияния диаметра полости и коэффициента теплопередачи в ней на температурное поле пассива при охлаздешш бетона в строительный период. Диаметр полости приютится равным 0,5; 1,0 и 1,5 м, коэффициент теплопередачи равный 5,015; 11,63 н 46,52 Вт/м2 °С. Начальная температура бетона и тешература воздуха в полости принималась постояшю". и равной 10 °С. Тепловыделения в бетоне определялись по зависимости И.Д.Запорожца с использованием гипотезы приведенного времени. Увеличение диаметра полости на 0,5 м позволяет понизить максимальную тешературу массива на 3-10 °С в зависимости о? продолжительности охла-вдеш1Я. Увеличение коэффициента теплопередачи с 5,815 до 11,63 и 46,52 Вт/м^ °С дает поннмэнио температуры соответственно на I-5 °С. Полости являются "воронками" стока тепла в массивах и позволяют ешкеать максимальную температуру бетона в период экзотермического разогрева на 1-2 °С/суткн.

В качестве примера использования полостей в эксплуатационный период было рассчитано температурное поле ботона ¡шзовой грани плотины. Схема расположения полостей показана на рис.2. При расчете рассматривалась крайняя область массива с полостью при отсутствии тепловыделения в бетоне. Тешература наружного воздуха меняется по закону, описывающему годсвио колебания.

Тешература воздуха в полости в течение года полояителыт, колеблется в предо "ах 2-13 °С и идет з противогазе годовых колебаний наружного воздуха. Коэффициент теплопередачи внутри полости принят постоянным и равным II,63 Вт/г.г °С, на наруякой поверхности 20 Вт//" °С. Кривпе распределения температуры бетона на глубину 10 м от низовой грани дани на рис.3. Применение полостей создает тн^ттгтгоЯ ?т?г,ац. позволяет поддершпзать необходимый томпературшШ ре:ким сооружения в течение всего эксплуатационного периода. С поморью полостей понно практически устранить проникновение отрицательных температур вглубь бетона в зишее время. Тем самым ш создаем благоприятное надряз:сошго-деформиро. лное состояние в теле плотшш,

Схема расположения полостей вблизи низовой грани плотшш

1 о

предотвращаем раскрытие горизонтальных межблочных швов, а также на контакте подошвы плотины со скальным основанием.

В четвертой главе приводятся результаты исследования перфорации КВД ГОШБ на термоиапряженноо состояние батона в строительный период. Конструкции КВД при интегральной схоме компоновки представляет собой многополостиой цплиндр. Имеет главную и восемь тепло-обменных полостей диамотро.м соответственно 10 л 3,3 м (перфорация первого порядка), а такте многочнсленипе вертикальные каналы диаметром от 0,17 до 1,3 м, где размещаются напрягаоше арматурные канаты, технологические трубопроводы и т.п. (перфорация второго порядка). Выявлено, что перфорация первого порядка оказывает незначительное влияние на температурное поле ботона, поэтому в главе рассматривалась прямоугольная область, размером 0,5x0,6 м, соответствующая пату напрягаемых канатов, с полостью 0,17 м в центре. Расчет температурных полей был вшго."чен для сеточной аппрокснмац:пг 1/4 области. Теплообмен в полости задавался граничными условиями третьего рода. 7чет послойной укладки бетона дискретно наращиваемыми блоками, высотой 1,5 или 2,5 м, производился путем задания экзотермшт бетона, как приращения сродно!! температуры блока, полученной для решения одномерно;! задачи для бесконочноЛ плиты заданной толщины с 1штервалом перекрытия 7 суток, но при отсутствии перфорации. Для обеих высот блока было рассчитано по 60 вариантов задачи, в которых менялась температура ботошгой смеси, коэффициент теплопередачи и температура воздуха в полости в соответствии с табл.Г.

Для блоков высотой 2,5 м время полного охлаздення бетона, т.о. снятие экзотершт и доведение температуры всего массива до темпера-турн воздуха в полости зависит от величины коэффтщонта теплопоре-. дачи и составляет при: р = 40 Вт/г.Г °С - трос суток; = 20 Вт/м^°С - четверо суток; £> = 10 Вт/м2 °С - шесть с/ток и р - 5 Вт/м2 °С -семь суток. ГГри этом максимальная температура бетона и максималышй перепад составляет 13,19 и 9,53 °С для зариалта 1.44 ("-.естшп; розам") И 32,93 и 2,В4 °С для варианта 1.17 ("мягки.!; реям"). Для ос-талышх вариантов эти веллчшш принимают промо.чуточноо значение. Температура воздуха в полости и коэффициент теплопередачи являются главными факторами, определяющими температуру и скорость охлаждения бетона.

-Для расчета концентрацгаг напряжений, в: зиваомоп полостями, было рассмотрено термонапряаонноо состояние длшшой полой трубы при

осесимметричном распределении температуры по сечению стенки. За нарушил диаметр трубы была принята диагональ расчетной области, за внутренний - диаметр полости. Температурнне напряжения рассчитывались для упругой задачи, по с учетом влияния "температурной истории" согласно гипотезн "приведенного" времени на модуль упруго-мгновенных деформаций. Это позволило проследить изменение знаков в эпюрах напряжений с течением времени. На 2-3 сутки растягивающие напряжения на поверхности полости переходят в снижающие, а между полостями наблюдается обратная картина.

Зависшость абсолютно максимальных растягивающих нанряжишй по которым определялась трещшюстойкость, от коэффициента теплопередачи, температуры воздуха в полости и температури бетонной смеси представлена на рис.4.

Таблица I

Трещшюстойкие варианты задачи при еисото блоков 1,5 и 2,5 м

Температура, °С Коэффициент теплопередачи , Вт/глЗ °0

бетонной воздуха в 5 10 20 40

смеси полости

0 I г 2 3

5 5 ! 6 7 8

5 10 9 10 II Н6» «1.5м 12

15 13 N«.2.5,! 14 15 1С

20 17 18 19 1 20

0 21 1 22 1 23 24

5 25 1 26 27 28

10 10 29 1 30 31 32

15 . 33 25м 34 1 35 Ивл.13и 35

20 37 38 1 39 40

0 41 42 43 44

5 45 46 47 48

15 10 49 50 51 52

15 53 Н8А- 54 55 «1.5н 56

20 57 23 и 58 1 59 60

Была произведена оценка термической трещиностойкости всех вариантов задач согласно критерия предельной растяжимости бетона с учетом временного и градиентного фактора. Деформации ползучести бь-.'она были учтены путем снижения максимальных растягизащих на-

Зависимость тошсратурннх напряжений от: коэсТтТяпшента теплопередачи (а,б); температуры воздуха в голостп (в. г) и температурц бетонной смеси (д,о)

9

0.8-

O.'i-

щ

.^¡мПа

Тбе-.í о*с ТСР.°С

0.8

Q4

б.мпо" -S::

5s

Те»." С

10

(S го

is4 10 з

1.1

0.3

OA

¿»IIa 1 W

1 w га о S tO s

й. ЬУ Гйс.°С

Рлс.1

пряжешш ¡¡а 25/5. Предельная величина температурного перепада, при котором но происходит трецшлообразованш, равна 5,3 °С. Трекршо-стойкие варианты задач указали в табл.1.

Получению трещнностоШше режимы охлаждения необходимо применять в возрасте бетона 1-2 суток, когда предельные деформации растяжимости бетона низки. После этого в ганалах возмояно применение более "л:есткнх" режимов. Этим мы уменьшим врегдя полного охлаждения бетона и сократи;,! сроки перекрнтня блоков.

Основные выводи

1. Проведены натурные исследования влншпш вертикальных ци-лицдр:гческкх полостей на температурное поле бетонной стенки при режима свободной, ьынуждошюй конвекции и увла;:шстщ стенок полости водой. Пспользовашге полостой позволяет сшслать экзотермическтй разогрев п выравнивать температурное поло сооружения в строительны!! период, а такжо регулировать тсшературу бетона в эксплуатационный перцод. Полости уменьшают температурные напряжения в бетонной стопке в строительный период до 32?' при режсло свободной конвокцгл и до 50£ при po.viE.ie В1шугд.стюй конвекции. Применение вынужденной конвекции и увлажнение стенок полости водой пошмаот в 1,7-2 раза ¡штенсивность охлаздоши по сравнешю с релисдом свободной конвекции.

2. На лабораторной установке исследован конвективный теплообмен в коротких бетошшх полостях ( < Ю). Получены численные значения ко&ЭДяцнонтов теплопередачи для рожима свободной конвекции 5-10 Вт/г.Г °С, ддя режима вшгугденпой конвекции 20-60 Вт/ь^" °С при скорости воздушного потока от 5 до 17 м/с.

3. Предложена методшеа расчета температурных поле!! бетошшх сооружений с полостями. Массив разбивается на прямоугольные области с одиночной полостью, которые могут быть элементом стоны, наружным иди внутрогошл элементом массива. Для решения сеточнгл ¿фавне шгй использован нелинейный метод потоковой прогонки. По разработанному алгоритму составлена программа, реализованная на Ж.1 БоСМ-6. Результаты сравнешш расчетов с данными натурного эксперимента на бетошгой стенке с полостями подтверждают возможность применения методики дася расчетов температурных полой.

4. Исследовано влияние диаметров полостей 0,17-1,5 м при от-ноиошш диаметра к расчетной области 0,1-0,34, величин коэффищеп-

тов теплопередачи 5-46,5 Вт/м2 °С и температуре воздуха в полости 0-20 °0 на темпоратурноэ поле ботонпого массива. Наибольшее воздействие на температуру бетона оказывают часто расположению полости малого диаметра при интенсивных режимах регулировании: высоких коэффициентах теплопередачи и ннзгагх температурах воздуха в полости.

5. Устройство полостей диаметром 0,5 м и шагом Зч создает вблизи низовой грани плотины тепловой экран, который препятствует проникновению низких отрицательных температур вглубь бетона в з:гм-нее время. Это позволяет улучшить напряженно-доформировашюо сос-тоЯнио тела плотины.

6. Существующую перфорацию необходимо учитывать в расчет,ах термонапряженного состояния и назначешш внеоти блоков бетонирования КВД из ПНЖБ. Применение свободной конвекщпг в каналах перфорации второго порядка позволяет увг шчить высоту блоков до 2,5 м при интервале порекрытия 7 суток. Термического трещинообразования при этом не происходит.

7. Установлено, что полости, яаляясь концентратором напряжений, при применении обоснованных режимов регулироваши не вызывают термического трещинообразовония, позволяют производить обжатие бетона в строительны:'* период и улучшать напряженно-дефоршфованное состояние в эксплуатационный период.

Основное содержание диссертации опублшеованное в следуицих работах:

1. Адамчик А.К., Сосов Л.Ii. Влияние полостей на тешературный режим и термонапряженное состояние массивных бетонных элементов // Напряженно-деформированное состояние и оптимизация келезобетошшх конструкций: Сб.трудов JS 151 МНСИ им.В.В.Куйбышева. - М., 1977.

- С. 125-132.

2. Адамчик А.К. Критериальные уравнения конвективного теплообмена в верттсаяьных полостях массивных бетонных сооружений // Долговечность строительных конструкций и материалов в условиях Дальнего Бостока: Межвузовский сб. - Владивосток, 1977. - С. 3-17.

3. Адамчик А.К. Блтмние полости на температурное поле бетонного массива // Информ.лист Приморский центр НТНиП. - Владивосток, I9G2. - й 134. - 3 с.

4. Адамчик А.К. Устройство шахт-полостей в массивных стенах

для о:'лаудешся бетона в строительный период // Пнформ.лист. Приморский НТИкД. - Владивосток, 1982. - В 80. - 4 с.

5. Лцамчшс К.А., Адамчшс А.К. К вопрос/ о долговечности причальных сооружений морских портов Приморского 1фая / Реф.сб. "Транспортное строительство. Строительство транспортных гидротехнических сооружений". - М., 1984. - Вып.2. - 39 с.

6. Адамчик А.К. -Решение задачи дарфузии тепла в бетонных блоках гидротехнических сооружений // Гидротехнические сооружения: Межвузовский сб. - Владивосток, 1984. - С. 93-98.

7. Адамчик А.К. Исслодовашю влияния диаметра и интенсивности теплоотдачи в полости на тешератерпое поло бетонного тссива // Сб. Рефераты на картах. Серия "Строительство инженерных сооружений". - М., 1987. - Вып.4. - Деп. ВПЖГрансстрой (й 184тс-Д87).

В. Адамчик А.К. Регулирование температурного поля плотины в эксплуатационный период // Сб. Рефераты на картах. Серия "Строительство инженерных соорутпений". - Ы., 1987. - Вып.4. - Доп. ВПТИТрансстрой (й 183тс-Д87).

9. Адамчик А.К. К учету воздействия вертикальных каналов на температуру бетонов блоков бетошфовашш корпусов высокого давления АЭС. - М., 1987. - Вып.8. - Дэп. в Ц[ГГИ Информэнерго.

10. Адамчик А.К. Расчет влияния перфорации на температуру бетона корпусов высокого давления. - М., 1987. - Вш.8. - Деп. в ЦПТИ 11нформзнорго.

11. Адамчик А.К. Влияние перфорации на температурное поле бетона КВД в строительный период // Исследование и расчет строительных конструкций анергетнческих сооружений: Ыезшуз.со. - Л.: ЖП1,

1987. - С. 97-101