一种基于浇筑块的混凝土温度场仿真计算方法技术

一种基于浇筑块的混凝土温度场仿真计算方法，对于单一坝块，将与其相邻的上部坝块、下部坝块部分融入，构成目标坝块模型；冷却水管周围的网格节点，沿着冷却水管的径向方向布置，同时网格单元逐渐从靠近水管处的较小体积、过渡到远处较大的体积。平面温度场仿真。本发明专利技术一种基于浇筑块的混凝土温度场仿真计算方法，对浇筑块进行温度仿真，获取整个浇筑块的温度场数据。针对性地给出个性化通水建议，提高冷却通水的控制水平，从而提升大坝混凝土的施工质量，同时也减轻一线施工人员的工作负担。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，对于单一坝块，将与其相邻的上部坝块、下部坝块部分融入，构成目标坝块模型；冷却水管周围的网格节点，沿着冷却水管的径向方向布置，同时网格单元逐渐从靠近水管处的较小体积、过渡到远处较大的体积。平面温度场仿真。本专利技术，对浇筑块进行温度仿真，获取整个浇筑块的温度场数据。针对性地给出个性化通水建议，提高冷却通水的控制水平，从而提升大坝混凝土的施工质量，同时也减轻一线施工人员的工作负担。【专利说明】
本专利技术，用于浇筑块温控领域。
技术介绍
水工混凝土建筑物一般体积都很大，而且由于施工和结构上的需要，常常是大体积浇筑。混凝土中的水泥在水化硬结过程中，会发生数量可观的水化热，使混凝土在浇筑后的几天内，内部温度很快上升，当达到最高温度后温度开始下降。但因混凝土是一种导热性能极为不良的材料，如果任其自然散发，有时需要上十年甚至上百年的时间，坝体内部的温度才会达到稳定温度。从工程及时受益的要求来看，需要采取冷却通水措施来降低坝体混凝土的温度。另外，混凝土温度的大幅变化也可能会使混凝土产生表面裂缝或深层贯穿裂缝，这对于结构作用和建筑物防渗都是不利的，也需要采取冷却通水措施来降低坝体混凝土的温升。大体积混凝土内部温度控制是影响混凝土施工质量的关键因素之一。人工冷却是目前施工中温控的重要手段，冷却通水决策往往依据于一线施工人员的经验，通水控制工作量繁杂，难以制定更个性的冷却通水方案，测点较少，温度数据缺乏，影响坝块温控，当前商业软件由于功能强大而造成的复杂性与施工一线的简易性要求难以匹配。只有操作简便、小巧灵便、能够指导通水的分析工具才最具有在施工一线应用的价值。由于经济等方面的制约，在施工中一般一个坝块内部埋设的温度测点是有限的，普遍不超过三个。而通水控制计划必须依靠有限的温度测点来制定，当测点温度并不能反映坝块内部更大范围内的实际温度信息或者某些特殊情况时，对于该坝块的冷却通水控制计划就缺乏有效性。随着大型水工建筑物建设规模和难度的加大，施工一线对施工质量和减少人工等方面也有了更高的要求。在大坝温度控制的过程，技术人员需要能够全面反映浇筑块内部温度场从来来指导冷却通水，提高温度控制水平。实现温控的个性化、精细化、智能化，提升大坝混凝土施工质量，减轻施工人员的工作负担。
技术实现思路
本专利技术提供，对浇筑块进行温度仿真，获取整个浇筑块的温度场数据。针对性地给出个性化通水建议，提高冷却通水的控制水平，从而提升大坝混凝土的施工质量，同时也减轻一线施工人员的工作负担。本专利技术采取的技术方案为:，包括以下步骤:步骤一:对于单一坝块，将与其相邻的上部坝块、下部坝块部分融入，构成目标坝块模型；步骤二:冷却水管周围的网格节点，沿着冷却水管的径向方向布置，同时网格单元逐渐从靠近水管处的较小体积、过渡到远处较大的体积。步骤二:平面温度场仿真:将冷却水管分成数段，某一段水管末端截面上的水温Twi+1等于该段水管前端截面的水温Twi加上两截面间由于吸收混凝土水化热而产生的水温增量ATwi:其中【权利要求】1.，其特征在于包括以下步骤: 步骤一:对于单一坝块(1.1)，将与其相邻的上部坝块(1.2)、下部坝块(1.3)部分融入，构成目标坝块模型(I); 步骤二:冷却水管(2)周围的网格节点，沿着冷却水管(2)的径向方向布置，同时网格单元逐渐从靠近水管处的较小体积、过渡到远处较大的体积； 步骤三:平面温度场仿真: 将冷却水管(2)分成数段，某一段水管末端截面上的水温Twi+1等于该段水管前端截面的水温Twi加上两截面间由于吸收混凝土水化热而产生的水温增量Λ Twi:其中 2.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤一中，目标坝块模型(I)包括:下部坝块(1.3)中心温度测点(B)所在高程面以上部分，上部坝块(1.2)中心温度测点(A)所在高程面以下部分。3.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤二中，网格单元包括多个三角形单元，三角形单元为平面温度场。4.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤三中，平面温度场仿真包括三类边界条件: 。3.1、第一类边界条件: . 3.1.1、在坝体施工后期，表面温度始终保持与水温相同； .3.1.2、在模型设定中，已经阐述了目标坝块模型I的上顶面和下底面的边界，其温度值为测点温度值； . 3.1.3、在某些特殊部位，冷却水管2材料会采用金属，由于金属材料具有良好的导热性能，T=Tw ； . 3.2、第二类边界条件: 对于与左、右岸方向的相邻坝块接触的横缝面，当相邻坝块已经浇筑时，按照绝热面处理； .3.3、第三类边界条件: . 3.3.1、坝块顶面养护:在冬季，如果某一坝块的顶层相邻坝块浇筑时间较晚，则该坝块顶面铺设保温被进行保温，等效热交换系数β不高于10;在夏季，如果仓内气温在混凝土浇筑收仓后高于23°C，则仓面上应该马上铺设保温隔热措施，同样等效表面散热系数β应不闻于10 ；. .3.3.2、坝块上下游面的养护:在浇筑初期，在钢模板的骨架内部空间，填入泡沫板材料进行保温； . 3.3.3、非金属水管边界:除了某些特殊部位采用金属水管外，普遍采用的是非金属水管，非金属水管边界条件计算: 5.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤三中，从浇筑时刻开始进行温度场仿真的目标坝块模型(I )，其初始温度场即为均匀的温度场，大小为浇筑温度；对于目标坝块模型(I)底面以下的下部坝块(1.3)，其融入目标坝块模型(I)的部分，以该坝块在目标坝块模型(I)浇筑时刻的温度场，作为初始温度场。6.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤三中，在目标坝块模型(I)顶部已经覆盖上部坝块(1.2)时，这时上部坝块(1.2)中融入进目标坝块模型(I)的部分在其浇筑时刻，以其浇筑温度作为初始温度场加入目标坝块模型(I)进行计算，此后的任意时刻作为温度场计算的起点时，初始温度场即为之前已经求得的该时刻温度场作为初始温度场。7.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤三中，冷却水管(2)为蛇形水管时，沿程水温计算Twi+1=Twi+ Δ Twi，详细说明如下:TWA2_TWA1+ 八 TwA1，TwA3-TwA2+ Δ TwA2,......TWB1_TWB2+ △ TwB2, TwB2-TwB3+ Δ TwB3,......对于拐弯处的水管，拐弯处的水温则需要考虑相邻的水管，如:TwBn=TwAn+ Δ TwAn。 其中， 【文档编号】G06F19/00GK103942407SQ201410052497【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月17日 优先权日:2014年2月17日 【专利技术者】谭恺炎, 陈志远, 李萌, 吴优, 王振振, 张文锋, 陈军琪, 张新源, 曹永辉 申请人:葛洲坝集团试验检测有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于浇筑块的混凝土温度场仿真计算方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一：对于单一坝块（1.1），将与其相邻的上部坝块（1.2）、下部坝块（1.3）部分融入，构成目标坝块模型（1）； 步骤二：冷却水管（2）周围的网格节点，沿着冷却水管（2）的径向方向布置，同时网格单元逐渐从靠近水管处的较小体积、过渡到远处较大的体积； 步骤三：平面温度场仿真： 将冷却水管（2）分成数段，某一段水管末端截面上的水温Twi+1等于该段水管前端截面的水温Twi加上两截面间由于吸收混凝土水化热而产生的水温增量△Twi： Twi+1=Twi+△Twi其中，为冷却水管（2）截面编号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭恺炎，陈志远，李萌，吴优，王振振，张文锋，陈军琪，张新源，曹永辉，
申请(专利权)人：葛洲坝集团试验检测有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42