[發明專利]一種用于超大混凝土結構的溫度梯度在線監測方法及系統

在審

• 申請號: 202310058780.4
• 申請日: 2023-01-14
• 公開（公告）號: CN116295925A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張睿;李子昌;曹豐澤;李明;劉元廣;楊社亞;林鵬;潘新波;婁威立;聶宇辛;王雙杰
• 申請（專利權）人: 中國水利水電第十一工程局有限公司;清華四川能源互聯網研究院
• 主分類號: G01K13/00
• 分類號: G01K13/00;G01K1/02;G06F30/23;G06F30/13;G06F17/11;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 重慶鼎慧峰合知識產權代理事務所(普通合伙) 50236
• 代理人: 徐璞

本發明提供一種用于超大混凝土結構的溫度梯度監測方法及系統，本方案能夠基于梯度監測提出溫度空間梯度和溫度時間梯度，進而確定溫度梯度監測區以及監測串點的溫度變化，從而基于溫度變化進行溫度空間梯度分析，以確定溫度空間梯度變化，再通過計算無量綱參數進行溫度時間梯度分析，確定溫度時間系數，最后采用克里金差值法重構溫度場分布，得到目標溫度場分布。本方案能夠根據實測數據快速重構混凝土內部真實溫度場，以避免對溫控方案指導實施的滯后性和被動性。

技術領域

本發明涉及混凝土溫度監測技術領域，具體涉及一種用于超大混凝土結構的溫度梯度在線監測方法及系統。

背景技術

超大體積海工混凝土連續澆筑施工工法，突破了傳統混凝土分層施工過程，是施工工藝的一大創新和進步，同時給混凝土施工及養護提出了更大的防裂挑戰。依靠傳統基于規范及仿真方式的溫控設計已無法滿足溫控精準度要求，亟需采用實時在線監測的智能化手段和基于溫度梯度致裂控制準則，根據施工過程實際指標參數反饋，動態化溫控施策，保障溫控方案的合理性。

針對大體積混凝土溫控防裂，需要獲取混凝土的溫度場信息，進行溫度監測，以進一步實現混凝土溫度變化規律的獲取和掌握。在混凝土的溫度場獲取方法上，目前仍多采用解析法和數值模擬法獲得，其中解析法受限于計算具有簡單幾何形狀和邊界條件的混凝土溫度場，實際工程難以計算；數值模擬方法成熟且計算高效，目前廣泛應用于工程中進行溫度場及應力場計算，但是由于材料參數設定通常根據試驗、工程類比確定，以及混凝土各向同性導熱材料設定，忽略混凝土水化度對施工期溫度歷程曲線的影響等因素，導致獲取的溫度場與真實溫度場存在一定的差異。

針對存在的仿真結果與實際溫控效果相差較大、精準度不高的問題，現有技術通常以現場監測手段作為數值仿真的補充，為仿真參數提供依據并校驗仿真結果的正確性，但就會存在對溫控方案指導實施的滯后性和被動性，因此，急需一種能夠及時獲取超大混凝土結構的溫度場分布的方法。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出一種用于超大混凝土結構的溫度梯度在線監測方法及系統，

以解決現有技術中存在的現有技術通常以現場監測手段作為數值仿真的補充，為仿真參數提供依據并校驗仿真結果的正確性，但就會存在對溫控方案指導實施的滯后性和被動性的技術問題。

一種用于超大混凝土結構的溫度梯度在線監測方法，其特征在于，包括：采用預埋式數字測溫傳感器，采集溫度數據；根據所述溫度數據，計算溫度空間差值和溫度時間差值，確定溫度分布規律；根據所述溫度分布規律，確定溫度梯度監測區；對所述溫度梯度監測區進行分區域的溫度分析，確定監測串點的溫度變化；基于所述溫度變化，依次從水平方向和豎直方向分別對各區域進行溫度空間梯度分析，確定溫度空間梯度變化，所述溫度空間梯度變化包括水平方向溫度空間梯度變化和豎直方向溫度空間梯度變化；對混凝土不同齡期溫度值歸一化處理，得到無量綱參數；基于所述溫度變化和所述無量綱參數對各區域進行溫度時間梯度分析，確定各區域中測點的溫度時間系數；基于所述溫度變化、所述溫度空間梯度變化和所述溫度時間系數，采用克里金差值法重構溫度場分布，得到目標溫度場分布。

在其中一個實施例中，根據所述溫度數據，計算溫度空間差值和溫度時間差值，確定溫度分布規律步驟，包括：根據所述溫度空間插值和所述溫度的時間差值，定義空間梯度和時間梯度；溫度是空間和時間的連續函數，梯度概念為描述事物量在空間分布均勻性，通過離散化計算空間某點沿某一方向的溫變梯度，同時除以絕熱溫升進行歸一化處理；定義溫變梯度的模，評價時間梯度空間分布的非均勻程度，定義時間梯度在空間的分布規律。

在其中一個實施例中，所述溫度梯度監測區由混凝土中心高度至上表面所形成的區域。

在其中一個實施例中，所述監測串點包括靠近上表面區域水平監測串點，靠近中心區域水平監測串點，以及豎向高度串點。