[發明專利]襯砌砼通水冷卻水溫優化控制方法及系統

在審

• 申請號: 202110368917.7
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113191039A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 段亞輝;杜洪艷;段次祎;王雷;苗婷
• 申請（專利權）人: 武昌理工學院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發明提供襯砌砼通水冷卻水溫優化控制方法及系統，可快速、準確地計算得到優化控制水溫值，并基于此對襯砌砼進行通水冷卻，科學合理地實現溫控防裂。本發明提供的襯砌砼通水冷卻水溫優化控制方法，其特征在于，包括：步驟1.收集襯砌砼溫控用資料；步驟2.計算襯砌砼通水冷卻優化控制水溫T_wy＝10.68H+0.16C?0.25HC?0.53H²+3.95；步驟3.根據通水冷卻優化控制水溫T_wy優化襯砌砼通水冷卻措施。

技術領域

本發明屬于混凝土溫控防裂技術領域，具體涉及一種襯砌砼通水冷卻水溫優化控制方法及系統。

背景技術

重力壩等大體積混凝土埋設冷卻水管通水冷卻，初期通制冷水或低溫河水，降低混凝土最高溫度；中期可通河水降溫，控制內外溫差。由于溫升階段，混凝土膨脹，目標是降低混凝土最高溫度，降低幅度越大越好，所以宜在允許的條件下盡可能降低初期水溫。中期，是溫降階段，水溫過低溫降速度過快，可能導致早期低強度混凝土裂縫，也可能導致管周混凝土溫度梯度過大而產生局部裂縫，所以必須控制水溫并由此控制溫降速率。

根據模擬混凝土澆筑過程對高混凝土拱壩一期水冷溫度對水管周邊混凝土的影響研究：對于水管下部(層)老混凝土，這一水管通水冷卻前，混凝土溫度較高(20℃)，通水冷卻時，水管周邊混凝土從較高溫度迅速向水溫靠近，離水管越近，溫降速度越快，在水管周邊形成較大的溫降幅度的梯度，且水溫越低，溫降幅度的梯度越大；對于水管上部的新澆混凝土，混凝土澆筑的同時進行通水冷卻，水管周邊的混凝土未升至較高溫度(初期為入倉溫度)，保持與水溫較為接近的溫度。雖然與水管距離的不同也有一定的溫度梯度，但是這些部位的溫度與溫度梯度一直保持不變，并沒有發生大的變化。溫度降低產生收縮變形，溫降幅度不均勻就會使得這一變形不均勻，從而產生自生約束，因此，水管下部的老混凝土由于溫降幅度的不均勻從而產生拉應力，而水管上部的新澆混凝土由于沒有明顯的溫降過程，拉應力不大。所以，多層澆筑大壩等大體積混凝土的通水冷卻水溫(即與內部混凝土溫差)由下層老混凝土管周不產生溫度裂縫控制，允許水溫差和溫降速度較小。

襯砌是土木工程廣泛采用的一種結構(圖1)，水工隧洞等有關規范條文中沒有關于襯砌混凝土通水冷卻水溫和溫降速率控制的規定。工程建設中只好參考采用混凝土重力壩(或者拱壩)設計、水工混凝土施工等規范規定：壩體混凝土與冷卻水之間的溫差不宜超過20℃～25℃。但是，襯砌結構一般厚度小，一次性澆筑，混凝土覆蓋冷卻水管即開始通水冷卻，管周沒有明顯的溫降過程，拉應力不大。因此，對應襯砌結構的通水冷卻水溫，應該是通過獲得最優的溫控防裂效果(稱為襯砌結構混凝土通水冷卻優化控制水溫)確定。而且，襯砌結構的厚度不同、混凝土的強度不等，通水冷卻優化控制水溫可能有較大差異，僅根據上述規范溫差來設置水溫設置顯然難以滿足優化控制要求。但目前未有根據薄壁襯砌結構混凝土情況準確地計算通水冷卻優化控制水溫的方法。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供襯砌砼通水冷卻水溫優化控制方法及系統，可快速、準確地計算得到優化控制水溫值，并基于此對襯砌砼進行通水冷卻，科學合理地實現溫控防裂。

本發明為了實現上述目的，采用了以下方案：

方法

如圖2所示，本發明提供襯砌砼通水冷卻水溫優化控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.收集襯砌砼溫控用資料；

步驟2.計算襯砌砼通水冷卻優化控制水溫T_wy(℃)：

T_wy＝10.68H+0.16C-0.25HC-0.53H²+3.95 (公式1)

式中：H為襯砌砼的厚度(m)；C為襯砌砼90d設計齡期強度等級(MPa)；

步驟3.根據通水冷卻優化控制水溫T_wy優化襯砌砼通水冷卻措施。