[發明專利]一種基于大體積混凝土的溫度場研究方法及溫度控制方法

在審

• 申請號: 201711468511.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108133111A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 白兆梓
• 申請（專利權）人: 中鐵十二局集團有限公司;中鐵十二局集團第一工程有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01K13/10
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王瑞玲

1.一種基于大體積混凝土的溫度場研究方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、建立大體積混凝土實體研究對象，并在所述實體研究對象中布置冷卻水管進行冷卻；

b、實測實體研究對象在澆筑過程中的溫度，布置多個測點，測量、收集設定的時間間隔內各測點的溫度；

c、繪制各個測點在各個時間段的溫度變化曲線，得到大體積混凝土的溫度場特性及溫度變化規律；

d、按照實體研究對象建立有限元分析模型，根據有限元分析模型的分析理論公式計算得到實體研究對象中對應在有限元分析模型的測點的溫度值；其中，所述分析理論公式至少包括導熱微分方程、熱學性能參數、水泥水化熱和混凝土絕熱溫升的計算公式；

e、對比模型計算溫度值和實測溫度值，并根據需要調整有限元分析模型的計算參數，使步驟d中有限元分析模型的計算溫度值接近實體的實測溫度值；所述計算參數至少包括水泥品種、用量、混凝土入模溫度、水管布置、水溫及通水時間；

f、調整大體積混凝土的有限元分析模型受水化熱的影響因素，分析得到影響結果、規律，從而根據分析結果確定相應的溫控措施。

2.根據權利要求1所述的基于大體積混凝土的溫度場研究方法，其特征在于，所述步驟d中，具體包括以下步驟：

d1、根據實體研究對象的混凝土配合比，確定有限元分析模型的混凝土體的熱學性能參數與邊界條件；

d2、按實體研究對象建立有限元分析模型，并按所述實體研究對象布置冷卻水管；

d3、按照實體研究對象的測點位置，計算得到有限元分析模型對應測點處的溫度值，并繪制溫度變化曲線；

d4、按照水泥水化熱與溫度應力的對應關系，依靠步驟d2的模型計算得到各個測點的溫度應力值，并繪制應力隨時間的變化曲線圖。

3.根據權利要求1所述的基于大體積混凝土的溫度場研究方法，其特征在于，大體積混凝土為立方體結構，并且將其平放在支撐臺面上，測點的布置位置包括測點一、測點二、測點三、測點四、測點五和測點六，其中：

所述測點一位于立方體結構的底面中心向結構內部延伸處；

所述測點二位于左端面中心處；

所述測點三位于立方體結構的中心處；

所述測點四和測點五分別位于立方體結構的對角線兩端，且離端部大致1/4位置處；

所述測點六布置立方體結構內，且靠近冷卻水管的位置。

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的基于大體積混凝土的溫度場研究方法，其特征在于，在采集大體積混凝土內設置的各測點溫度時，時間間隔的設定方式為：初期數據采集的時間間隔為2h，水化熱溫度變化緩慢后采集的時間間隔調整為4h，下降趨于穩定后的時間間隔為10h。

5.根據權利要求1-3之一所述的基于大體積混凝土的溫度場研究方法，其特征在于，大體積混凝土的有限元分析模型受水化熱的影響因素至少包括水泥和冷卻水管對有限元分析模型的大體積混凝土溫度的影響；其中，水泥對有限元分析模型的大體積混凝土溫度的影響是水泥種類、水泥含量對混凝土體中心溫度的影響，冷卻水管對有限元分析模型的大體積混凝土溫度的影響是冷卻水管的布置形式和布置參數對混凝土溫度的影響。

6.根據權利要求1-3之一所述的基于大體積混凝土的溫度場研究方法，其特征在于，還包括調整大體積混凝土的有限元分析模型受保溫材料的影響因素，該影響因素為保溫材料對有限元分析模型的大體積混凝土體內外溫差的影響。

7.一種基于大體積混凝土的溫度控制方法，根據如權利要求1-6之一所述的基于大體積混凝土溫度場研究方法所得到的混凝土溫度控制措施，對大體積混凝土進行溫度控制，包括以下步驟：

a1、確定大體積混凝土的成分及澆筑參數，澆筑參數包括大體積混凝土的澆筑層厚度和澆筑層層數；

b1、在每層澆筑層中部的位置布置冷卻水管，按確定的平面布置形式和立面布置形式分層安裝冷卻水管；其中，冷卻水管的平面布置形式為蛇形或環形，立面布置形式為矩形或梅花形，每層冷卻水管為獨立循環體系；

c1、整體分層連續澆筑大體積混凝土，在澆筑任意一層混凝土時，依據混凝土溫控措施控制開啟或關閉冷卻水管進行降溫。