不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法技术

本发明专利技术提供不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，可客观准确地得到适用于不同强度衬砌砼的优化控制通水冷却时间、水温、温降速率，并基于此对衬砌结构进行通水冷却，科学合理地实现温控防裂。通水冷却控温方法包括：步骤1.获取衬砌砼通水冷却温控用资料；步骤2.根据衬砌砼厚度计算通水冷却时间T

【技术实现步骤摘要】
不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法
本专利技术属于混凝土温控防裂
，具体涉及不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法。
技术介绍
重力坝等大体积混凝土埋设冷却水管通水冷却，初期通制冷水或低温河水，降低混凝土最高温度；中期可通河水降温，控制内外温差。初期通水冷却，时间应计算确定，可取10～20d，混凝土温度与水温之差不应超过25℃。中期通水冷却，宜为1～2个月左右，通水水温与混凝土内部温度之差不应超过20～25℃。日降温不超过1.0℃。由于温升阶段，混凝土膨胀，目标是降低混凝土最高温度，降低幅度越大越好，所以宜在允许的条件下尽可能降低初期水温。中期，是温降阶段，水温过低温降速度过快，可能导致早期低强度混凝土裂缝，也可能导致管周混凝土温度梯度过大而产生局部裂缝，所以必须控制水温并由此控制温降速率。根据模拟混凝土浇筑过程对高混凝土拱坝初期水冷温度对水管周边混凝土的影响研究：对于水管下部(层)老混凝土，这一水管通水冷却前，混凝土温度较高(20℃)，通水冷却时，水管周边混凝土从较高温度迅速向水温靠近，离水管越近，温降速度越快，在水管周边形成较大的温降幅度的梯度，且水温越低，温降幅度的梯度越大；对于水管上部的新浇混凝土，混凝土浇筑的同时进行通水冷却，水管周边的混凝土未升至较高温度(初期为入仓温度)，保持与水温较为接近的温度。虽然与水管距离的不同也有一定的温度梯度，但是这些部位的温度与温度梯度一直保持不变，并没有发生大的变化。温度降低产生收缩变形，温降幅度不均匀就会使得这一变形不均匀，从而产生自生约束，因此，水管下部的老混凝土由于温降幅度的不均匀从而产生拉应力，而水管上部的新浇混凝土由于没有明显的温降过程，拉应力不大。所以，多层浇筑大坝等大体积混凝土的通水冷却水温(即与内部混凝土温差)由下层老混凝土管周不产生温度裂缝控制，允许水温差和温降速度较小。衬砌是土木工程广泛采用的一种结构(图1)，水工隧洞等有关规范条文中没有关于衬砌混凝土通水冷却时间、水温和温降速率等控制的规定。工程建设中只好参考采用混凝土重力坝(或者拱坝)设计、水工混凝土施工等规范规定：坝体混凝土与冷却水之间的温差不宜超过20℃～25℃、通水冷却10～20d、日降温不超过1.0℃。实际研究发现衬砌结构的强度不同，发热量和内部温度也会不同，通水冷却时间、能够承担的水温差、温降速率等均会不同，因此优化通水冷却参数也应该根据强度进行相应调整，但是，目前并没有根据强度来科学调控衬砌混凝土通水冷却时间、水温和温降速率等参数的方法。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，可客观准确地得到适用于不同强度衬砌砼的优化控制通水冷却时间、水温、温降速率，并基于此对衬砌结构进行通水冷却，科学合理地实现温控防裂。本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：如图2所示，本专利技术提供不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.获取衬砌砼通水冷却温控用资料；步骤2.根据衬砌砼厚度计算通水冷却时间Td：Td＝2.0H+0.04C+3.0(公式1)式中：H为衬砌砼的厚度；C为衬砌混凝土90d设计龄期强度等级；步骤3.根据衬砌砼厚度计算通水冷却优化控制水温Twy：Twy＝17.22-0.17×C(公式2)步骤4.根据衬砌砼厚度计算优化控制温降速率【Vc】：【Vc】＝0.14×C-2.16(公式3)步骤5.根据通水冷却时间Td、优化控制水温Twy、优化控制温降速率【Vc】优化衬砌砼通水冷却措施。即按照设计技术要求和Td、Twy、【Vc】进一步优化施工温控通水冷却方案。优选地，本专利技术提供的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，还可以具有以下特征：在步骤5采取的通水冷却措施中，应控制通水冷却时间不小于Td。优选地，本专利技术提供的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，还可以具有以下特征：在步骤5采取的通水冷却措施中，应控制通水冷却时间在Td～(Td+0.5d)范围内。优选地，本专利技术提供的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，还可以具有以下特征：在步骤5采取的通水冷却措施中，应控制水温在(Twy－0.5℃)～(Twy+1℃)范围内。优选地，本专利技术提供的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，还可以具有以下特征：在步骤5采取的通水冷却措施中，应控制温降速率不超过【Vc】。优选地，本专利技术提供的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，还可以具有以下特征：采用控制处理装置执行步骤2至步骤4，计算通水冷却时间Td、水温Twy、温降速率【Vc】。优选地，本专利技术提供的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，还可以具有以下特征：还采用控制处理装置执行步骤5，根据通水冷却时间Td、水温Twy、温降速率【Vc】确定通水冷却措施，并控制通水冷却系统执行通水冷却措施对衬砌砼进行通水冷却养护。优选地，本专利技术提供的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，还可以具有以下特征：还采用控制处理装置执行步骤1，让用户根据提示输入衬砌砼通水冷却温控用资料，并进行存储。优选地，本专利技术提供的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，还可以具有以下特征：还采用控制处理装置根据用户指令对输入的信息、计算的结果和确定的通水冷却措施进行显示。另外，上述步骤2按衬砌结构强度计算通水冷却优化控制时间Td的计算公式1，是通过对溪洛渡、白鹤滩、乌东德3个大型工程泄洪洞和发电洞等不同结构衬砌混凝土为例，采用三维有限元法仿真计算，获得衬砌混凝土通水冷却温控特性及其规律，然后进行统计分析得到。包括如下过程：1)通水冷却时机控制参数分析薄壁衬砌结构厚度小，只有一期通水冷却，目标是降低内部最高温度和控制内表温差。通水冷却开始的时间是混凝土覆盖冷却水管的时间，即一开始就通水冷却。所以，通水冷却时机需要确定的参数是通水时间Td。通水冷却龄期必须大于Tmax发生龄期Tmd和最大内表温差△Tmax发生龄期△Tmd。考虑到通水冷却时间Td大于△Tmd温控防裂仍然有较小的效果，而且不能允许停止通水冷却导致内表温差增大，Td应该大于△Tmd稍微多些时间。当然，考虑到经济性，通水时间也不宜过长。因此，通过有限元法仿真计算不同厚度、不同强度衬砌混凝土的△Tmd，适当增加富裕时间，就可以获得通水冷却龄期Td的计算公式。2)溪洛渡泄洪洞衬砌结构混凝土仿真计算溪洛渡泄洪洞不同结构段供仿真计算43个方案，见表1。其中，1～27为泄洪洞有压段；28～40为泄洪洞无压段；41～43为龙落尾段硅粉混凝土。由于有的因素不影响衬砌混凝土Tmax、△Tmax出现龄期Tmd和△Tmd，所以没有列出。表中混凝土强度等级，均为90d设计强度。表1溪洛渡泄洪洞衬砌混凝土Tmax、△Tmax出现龄期Tmd和△Tmd3)白鹤滩衬砌混凝土Tmax、△Tmax出现龄期计算以白鹤滩水电站泄洪洞、发电洞衬砌混凝土温控方案为基础展开，其他有变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1.获取衬砌砼通水冷却温控用资料；/n步骤2.根据衬砌砼强度计算通水冷却时间T

【技术特征摘要】
1.不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.获取衬砌砼通水冷却温控用资料；
步骤2.根据衬砌砼强度计算通水冷却时间Td：
Td＝2.0H+0.04C+3.0(公式1)
式中：H为衬砌砼的厚度；C为衬砌混凝土90d设计龄期强度等级；
步骤3.根据衬砌砼强度计算通水冷却优化控制水温Twy：
Twy＝17.22-0.17C(公式2)
步骤4.根据衬砌砼强度计算优化控制温降速率【Vc】：
【Vc】＝0.14C-2.16(公式3)
步骤5.根据通水冷却时间Td、优化控制水温Twy、优化控制温降速率【Vc】优化衬砌砼通水冷却措施。


2.根据权利要求1所述的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，其特征在于：
其中，在步骤5采取的通水冷却措施中，应控制通水冷却时间不小于Td。


3.根据权利要求1所述的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，其特征在于：
其中，在步骤5采取的通水冷却措施中，应控制通水冷却时间在Td～(Td+0.5d)范围内。


4.根据权利要求1所述的不同强度衬砌砼通水冷却优化控制方法，其特征在于：
其中，在步骤5采取的通...

【专利技术属性】
技术研发人员：段亚辉，苗婷，段次祎，王雷，吴博，陈浩怀，
申请(专利权)人：武昌理工学院，清远市水利水电工程监理有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42