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摘要：斜拉橋主塔塔座位于塔身与承台过渡部位，因受力复杂，结构尺寸突变，混凝土方量大为大体积混凝土施工，在施工过程中很容易产生裂缝。本文介绍了嘉鱼长江大桥南主塔塔座施工防裂技术，塔座施工工艺与混凝土配合比设计合理，温控分析计算准确，温度应力控制措施恰当，塔座未出现任何裂缝，施工效果良好。
关键词：斜拉桥；索塔塔座；温控；防裂
1.工程概况
嘉鱼长江公路大桥南主塔墩承台采用“矩形+圆端”整体式承台，尺寸为50.0m×33.0m×8.0m，承台混凝土设计强度等级为C40，设计方量11920m3，主塔塔座设计为左右分离式，单个塔座混凝土设计方量为526.9m?，混凝土强度等级为C40，塔座高度2m，塔座四面与承台均成45°斜面，塔座设计效果图如下图所示：
2.塔座施工工艺
南主塔墩承台采用双壁钢吊箱作为围水结构，承台分2次进行浇筑，分层厚度为4.0m+4.0m，在进行承台第二层混凝土浇筑时，将塔座下部0.4m高度范围的混凝土与承台混凝土同时浇筑施工，在承台浇筑高度距离承台顶0.5m范围即开始将混凝土配合比切换成塔座混凝土配合比；在浇筑0.4m-2.0m高塔座混凝土时，将下塔柱0.4m高度范围的混凝土同时浇筑，并将2次浇筑混凝土的时间间隔严格控制在14天以内。
3.塔座混凝土配合比设计
塔座混凝土设计强度等级为C40，设计坍落度为160～200mm，满足可泵性。
（1）采用复合胶材体系，降低水泥用量以降低水化热。
（2）选择适宜的水胶比，控制最大用水量。
（3）采用矿物掺和料与高效减水剂双掺。
（4）延长混凝土缓凝时间以推迟并削弱温峰。
（5）通过外加剂进一步优化混凝土的匀质性。
4.塔座冷却水管布置
南主塔墩塔座冷却管采用外径42mm，壁厚2.5mm钢管，水管之间通过丝扣紧密连接，每个塔座布置2层水管，每层2根布管，共8套水管，每套管总长不超过200m，上下层交错布置；水管水平管间距为100cm，垂直管间距为60cm，距离混凝土表面/侧面60～80cm。
利用承台钢吊箱壁舱作为冷循环水水箱和回收循环水水箱，冷循环水水箱和回收循环水水箱之间用隔舱分开，保证水头差在5m以上。
现场同时配备4台15kw的水泵。其中1台用于抽取江水到冷循环水水箱中，1台用于抽回收循环水水箱中热水到冷循环水水箱中，2台备用。每根水管进出水口分别进行编号，混凝土升温期直取江水作冷却水，混凝土降温期采用循环水，以控制进水温度与混凝土内部温度之差≤25℃。
5.塔座预应力筋布置
为了防止塔座砼产生裂缝，有效减少混凝土表面温度拉应力，在单个塔座中设置3层环向预应力筋，布置在塔座主筋内侧，竖向斜度与主筋一致。第1层距离底部30cm，第2层距离底部75cm，第3层距离底150cm，预应力筋采用4Φ15.2钢绞线，张拉时机与锚下控制应力按照温控计算数据为准，管道采用金属波纹管，预应力筋采用双端张拉。
6.塔座温度检测系统
（1）仪器设备
温度检测仪采用智能化数字多回路温度巡检仪，温度传感器为热敏电阻传感器。
智能化温度巡检仪可自动具有数据记录和数据断电保护、历史记录查询、实时显示和数据报表处理等功能，主要性能指标：①测温范围：-50℃～+150℃；②工作误差：±1 ℃；③分辨率：0.1 ℃；④巡检点数：32点；⑤显示方式：LCD（240×128）；⑥功耗：15W；⑦外形尺寸：230×130×220；⑧重量：≤1.5kg。
（2）测温元件布置
测点的布置按照重点突出、兼顾全局的原则。根据结构对称性的特点，选取结构的1/4布置测点。温度传感器在中间层混凝土接近中心线上布置，该区域能够代表整个混凝土断面的最高温度分布。在平面内，由于靠近表面区域温度梯度较大，因此测点布置较密，而中心区域混凝土温度梯度较小，因此测点布置减少。根据温度场的分布规律及冷却水管的布设高度，对高度方向的温度测点间距作适当调整。
（3）温控测试内容
环境体系温度测量：环境体系温度测量包括大气温度、冷却水进出水温度。大气温度测量包括当地季节温差、日气温、寒潮等变化规律的实测分析。选取代表性的冷却水管，在水管进水口、出水口及直线段中部安装温度传感器，测量冷却水的温度。
混凝土温度场监测：混凝土温度场监测是大体积混凝土温控工作最为重要的内容之一。需要结合温度场的分布特征，通合理布置一定数量的温度传感器，监测大体积混凝土内部的温度场变化情况，以指导温控措施的实施或调整，使温控指标满足要求。
（4）温度监测频率及要求
浇筑过程中，每2h测量一次温度；浇筑块混凝土浇筑完毕后至水化热升温阶段，每2h测量一次；水化热降温阶段第一周，每4h测量一次，之后每天选取气温典型变化时段测量，每天测量2～4次。
每层循环冷却水管被混凝土覆盖并振捣完毕后即开始通水，通水时间和通水流量依据温控监测组的实际测温结果，混凝土浇筑至温峰前必须通最大水流量，尽量削减混凝土温峰；温峰过后（以现场测温数据为准）通水量根据降温速率进行调整，防止降温过快引起的混凝土开裂。
使用冷却水管对混凝土强制降温一般持续两周左右，根据温控技术组测温结果，至混凝土内部最高温度与近期3日内日平均温度相差20℃以内时，即可停止通水。
7.塔座有限元仿真分析
对承台塔座建立全模型进行仿真分析，根据现场实测环境温度，混凝土入模温度，管冷通水温度条件，混凝土表面保温措施等，建模计算分析。通过Midas FEA中特有的1D预应力钢筋单元模拟预应力钢筋，直接实现对3D实体单元施加控制应力。
主要分析工况如下：
工况1：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期全部冷凝管通30℃热水，入模温度15℃，环境温度10℃。
工况2：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期不通热水，入模温度15℃，环境温度10℃。
工况3：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期全部冷凝管通30℃热水，入模温度15℃，环境温度5℃。
工况4：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期全部冷凝管通30℃热水，入模温度20℃，环境温度5℃。
工况5：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期全部冷凝管通30℃热水，入模温度15℃，环境温度10℃，3d时张拉环向预应力至558MPa。
工况6：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期全部冷凝管通30℃热水，入模温度20℃，环境温度5℃，3d时张拉环向预应力至0.3fpk=558MPa。
8.结语
在嘉鱼长江大桥11#南主塔塔座施工过程中，为控制出现裂缝，采取一系列温度控制措施，尤其在施加了环向预应力以后，虽然对核心混凝土影响不大，但塔座外部温度应力由1.74MPa下降至1.38MPa，安全系数由1.42提高至1.79，对于增加表面混凝土抗裂具有良好的效果。
参考文献：
[1]陈书明.大体积混凝土施工及裂缝控制[J].建筑技术开发，2002.
[2]许文震.大体积混凝土裂缝的实践与控制[J].引进与咨询，2006，6.
[3]朱惠伟.浅谈大体积混凝土结构裂缝的控制[J].混凝土，2004.
关键词：斜拉桥；索塔塔座；温控；防裂
1.工程概况
嘉鱼长江公路大桥南主塔墩承台采用“矩形+圆端”整体式承台，尺寸为50.0m×33.0m×8.0m，承台混凝土设计强度等级为C40，设计方量11920m3，主塔塔座设计为左右分离式，单个塔座混凝土设计方量为526.9m?，混凝土强度等级为C40，塔座高度2m，塔座四面与承台均成45°斜面，塔座设计效果图如下图所示：
2.塔座施工工艺
南主塔墩承台采用双壁钢吊箱作为围水结构，承台分2次进行浇筑，分层厚度为4.0m+4.0m，在进行承台第二层混凝土浇筑时，将塔座下部0.4m高度范围的混凝土与承台混凝土同时浇筑施工，在承台浇筑高度距离承台顶0.5m范围即开始将混凝土配合比切换成塔座混凝土配合比；在浇筑0.4m-2.0m高塔座混凝土时，将下塔柱0.4m高度范围的混凝土同时浇筑，并将2次浇筑混凝土的时间间隔严格控制在14天以内。
3.塔座混凝土配合比设计
塔座混凝土设计强度等级为C40，设计坍落度为160～200mm，满足可泵性。
（1）采用复合胶材体系，降低水泥用量以降低水化热。
（2）选择适宜的水胶比，控制最大用水量。
（3）采用矿物掺和料与高效减水剂双掺。
（4）延长混凝土缓凝时间以推迟并削弱温峰。
（5）通过外加剂进一步优化混凝土的匀质性。
4.塔座冷却水管布置
南主塔墩塔座冷却管采用外径42mm，壁厚2.5mm钢管，水管之间通过丝扣紧密连接，每个塔座布置2层水管，每层2根布管，共8套水管，每套管总长不超过200m，上下层交错布置；水管水平管间距为100cm，垂直管间距为60cm，距离混凝土表面/侧面60～80cm。
利用承台钢吊箱壁舱作为冷循环水水箱和回收循环水水箱，冷循环水水箱和回收循环水水箱之间用隔舱分开，保证水头差在5m以上。
现场同时配备4台15kw的水泵。其中1台用于抽取江水到冷循环水水箱中，1台用于抽回收循环水水箱中热水到冷循环水水箱中，2台备用。每根水管进出水口分别进行编号，混凝土升温期直取江水作冷却水，混凝土降温期采用循环水，以控制进水温度与混凝土内部温度之差≤25℃。
5.塔座预应力筋布置
为了防止塔座砼产生裂缝，有效减少混凝土表面温度拉应力，在单个塔座中设置3层环向预应力筋，布置在塔座主筋内侧，竖向斜度与主筋一致。第1层距离底部30cm，第2层距离底部75cm，第3层距离底150cm，预应力筋采用4Φ15.2钢绞线，张拉时机与锚下控制应力按照温控计算数据为准，管道采用金属波纹管，预应力筋采用双端张拉。
6.塔座温度检测系统
（1）仪器设备
温度检测仪采用智能化数字多回路温度巡检仪，温度传感器为热敏电阻传感器。
智能化温度巡检仪可自动具有数据记录和数据断电保护、历史记录查询、实时显示和数据报表处理等功能，主要性能指标：①测温范围：-50℃～+150℃；②工作误差：±1 ℃；③分辨率：0.1 ℃；④巡检点数：32点；⑤显示方式：LCD（240×128）；⑥功耗：15W；⑦外形尺寸：230×130×220；⑧重量：≤1.5kg。
（2）测温元件布置
测点的布置按照重点突出、兼顾全局的原则。根据结构对称性的特点，选取结构的1/4布置测点。温度传感器在中间层混凝土接近中心线上布置，该区域能够代表整个混凝土断面的最高温度分布。在平面内，由于靠近表面区域温度梯度较大，因此测点布置较密，而中心区域混凝土温度梯度较小，因此测点布置减少。根据温度场的分布规律及冷却水管的布设高度，对高度方向的温度测点间距作适当调整。
（3）温控测试内容
环境体系温度测量：环境体系温度测量包括大气温度、冷却水进出水温度。大气温度测量包括当地季节温差、日气温、寒潮等变化规律的实测分析。选取代表性的冷却水管，在水管进水口、出水口及直线段中部安装温度传感器，测量冷却水的温度。
混凝土温度场监测：混凝土温度场监测是大体积混凝土温控工作最为重要的内容之一。需要结合温度场的分布特征，通合理布置一定数量的温度传感器，监测大体积混凝土内部的温度场变化情况，以指导温控措施的实施或调整，使温控指标满足要求。
（4）温度监测频率及要求
浇筑过程中，每2h测量一次温度；浇筑块混凝土浇筑完毕后至水化热升温阶段，每2h测量一次；水化热降温阶段第一周，每4h测量一次，之后每天选取气温典型变化时段测量，每天测量2～4次。
每层循环冷却水管被混凝土覆盖并振捣完毕后即开始通水，通水时间和通水流量依据温控监测组的实际测温结果，混凝土浇筑至温峰前必须通最大水流量，尽量削减混凝土温峰；温峰过后（以现场测温数据为准）通水量根据降温速率进行调整，防止降温过快引起的混凝土开裂。
使用冷却水管对混凝土强制降温一般持续两周左右，根据温控技术组测温结果，至混凝土内部最高温度与近期3日内日平均温度相差20℃以内时，即可停止通水。
7.塔座有限元仿真分析
对承台塔座建立全模型进行仿真分析，根据现场实测环境温度，混凝土入模温度，管冷通水温度条件，混凝土表面保温措施等，建模计算分析。通过Midas FEA中特有的1D预应力钢筋单元模拟预应力钢筋，直接实现对3D实体单元施加控制应力。
主要分析工况如下：
工况1：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期全部冷凝管通30℃热水，入模温度15℃，环境温度10℃。
工况2：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期不通热水，入模温度15℃，环境温度10℃。
工况3：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期全部冷凝管通30℃热水，入模温度15℃，环境温度5℃。
工况4：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期全部冷凝管通30℃热水，入模温度20℃，环境温度5℃。
工况5：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期全部冷凝管通30℃热水，入模温度15℃，环境温度10℃，3d时张拉环向预应力至558MPa。
工况6：钢模板+土工布覆盖（21.8kJ）+降温期全部冷凝管通30℃热水，入模温度20℃，环境温度5℃，3d时张拉环向预应力至0.3fpk=558MPa。
8.结语
在嘉鱼长江大桥11#南主塔塔座施工过程中，为控制出现裂缝，采取一系列温度控制措施，尤其在施加了环向预应力以后，虽然对核心混凝土影响不大，但塔座外部温度应力由1.74MPa下降至1.38MPa，安全系数由1.42提高至1.79，对于增加表面混凝土抗裂具有良好的效果。
参考文献：
[1]陈书明.大体积混凝土施工及裂缝控制[J].建筑技术开发，2002.
[2]许文震.大体积混凝土裂缝的实践与控制[J].引进与咨询，2006，6.
[3]朱惠伟.浅谈大体积混凝土结构裂缝的控制[J].混凝土，2004.