基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法及系统技术方案

本公开提供了一种基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法及系统，该方法的水化热温度场实验测点布置充分，能够全面反映结构的最不利温度分布，能够计算不同时间不同位置的温度梯度值；对箱梁的边腹板和中腹板竖向温度梯度进行y＝a(t)x2+b(t)x+c(t)拟合，对获得的竖向温度梯度时程曲线采用三折线模型，从而获得水化热阶段任意时刻任意位置的竖向温度梯度；对于顶板的横向温度梯度，其分布曲线同样采用y＝a(t)x2+b(t)x+c(t)拟合，对获得的横向温度梯度时程曲线采用二折线模型，从而获得水化热阶段任意时刻任意位置的横向温度梯度，有利于准确的计算箱梁温度梯度值，为后续同类型桥梁截面的温度分布评估和桥梁抗裂提供了借鉴。供了借鉴。供了借鉴。

【技术实现步骤摘要】
基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法及系统


[0001]本公开涉及混凝土水化热设计
，具体涉及一种基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]水泥和水混合时会产生大量的热量。由于混凝土表面的快速热交换，混凝土内外形成了较大的温差。桥梁结构的各个部分处于不同的温度状态，导致不同的温度变形，由于每个部分的不同变形，混凝土产生了很大的温度应力，因此在混凝土浇筑早期，水化热容易导致混凝土结构开裂。目前对水化热的研究主要集中在桥墩和桥面板上。
[0004]但是，单箱多室箱梁截面的结构和热边界条件不同于桥墩和桥面板，箱梁的顶板、底板和腹板具有不同的水化热分布特征，现有技术中对箱梁截面的水热化研究主要通过结合特征点实测数据与数值模拟实现，而箱梁截面内部中空、边界复杂，影响水热化的因素较多，通过混凝土热学参数来修正有限元模型，仍难以准确预测该类结构的温度发展规律，仅基于沿深度方向或沿高度方向的特征点实测数据，测点位置选取依赖于经验，无法全面反映结构的最不利温度分布，对于单箱三室梁截面的点阵式温度场研究仍没有有效的方案。

技术实现思路

[0005]本公开为了解决上述问题，提出了一种基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法。该方法能够充分考虑顶板、底板和腹板具有不同的水化热分布特征，从而能够计算不同时间不同位置的温度梯度值。
[0006]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0007]基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法，包括：
[0008]对模型混凝土箱梁截面的实时温度数据以及所在环境的气象数据进行采集；
[0009]基于获取的混凝土箱梁截面的实时温度数据与所在环境的气象数据，绘制混凝土箱梁截面随时间变化的不同时刻的二维温度分布云图以及太阳辐射和风速与最大温差散点图；
[0010]根据不同时刻的温度分布云图，获取箱梁截面任意位置处温度随时间变化的分布规律，并选取若干特征位置点，分析特征位置点的温度变化获得水热化温度时程曲线；根据散点图，分析水化热、太阳辐射与风速对混凝土温度梯度的影响；
[0011]分别根据不同时刻特征点的水热化温度分布云图，计算不同时刻的竖向温度梯度以及横向温度梯度，拟合竖向与横向温度梯度时程公式。
[0012]根据另一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0013]多个传感器，用于采集模型混凝土箱梁截面的实时温度数据以及所在环境的气象数据；
[0014]数据处理中心，用于基于获取的混凝土箱梁截面的实时温度数据与所在环境的气象数据，绘制混凝土箱梁截面随时间变化的不同时刻的二维温度分布云图以及太阳辐射和风速与最大温差散点图；
[0015]根据不同时刻的温度分布云图，获取箱梁截面任意位置处温度随时间变化的分布规律，并选取若干特征位置点，分析特征位置点的温度变化获得水热化温度时程曲线；根据散点图，分析水化热、太阳辐射与风速对混凝土温度梯度的影响；
[0016]数据计算中心，用于分别根据不同时刻特征点的水热化温度分布云图，计算不同时刻的竖向温度梯度以及横向温度梯度，拟合竖向与横向温度梯度时程公式。
[0017]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0018]本公开提出了一种基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法，该方法的水化热温度场实验测点布置充分，能够全面反映结构的最不利温度分布，而且能够计算不同时间不同位置的温度梯度值。本公开有利于准确的计算箱梁温度梯度值，为后续同类型桥梁截面的温度分布评估和桥梁抗裂提供了借鉴。
附图说明
[0019]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0020]图1为箱梁尺寸示意图；(单位：cm)
[0021]图2为温度测点沿板厚方向分层示意图；(单位：cm)
[0022]图3为箱梁水化热阶段的实测温度场；
[0023]图4为温度传感器点阵坐标图；
[0024]图5为典型测点分布图；
[0025]图6为典型位置水化热温度时程曲线；
[0026]图7为各区域温升时程曲线；
[0027]图8为风速和太阳辐射与最大温差散点图；
[0028]图9为各板竖向温度分布；(a)左腹板(b)右腹板(c)左中腹板(d)右中腹板
[0029]图10为腹板测点编号；
[0030]图11为竖向温度梯度变化全过程；(a)左腹板(b)左中腹板
[0031]图12为竖向温度梯度时程曲线；(a)边腹板(b)中腹板
[0032]图13为竖向温度梯度理论
‑
实测对比图；(a)边腹板实测值(b)边腹板理论值(c)中腹板实测值(d)中腹板理论值
[0033]图14为顶板横向温度分布；
[0034]图15为水化热横向温度梯度分布曲线；
[0035]图16为横向温度梯度时程曲线；
[0036]图17为横向温度梯度理论
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实测对比图；(a)顶板实测值(b)顶板理论值。
具体实施方式：
[0037]下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
[0038]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另
有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0039]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0040]实施例1
[0041]本公开在一种实施例中提供一种基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法，包括：
[0042]步骤1：对模型混凝土箱梁截面的实时温度数据以及所在环境的气象数据进行采集；
[0043]步骤2：基于获取的混凝土箱梁截面的实时温度数据与所在环境的气象数据，绘制混凝土箱梁截面随时间变化的不同时刻的二维温度分布云图以及太阳辐射和风速与最大温差散点图；
[0044]步骤3：根据不同时刻的温度分布云图，获取箱梁截面任意位置处温度随时间变化的分布规律，并选取若干特征位置点，分析特征位置点的温度变化获得水热化温度时程曲线；根据散点图，分析水化热、太阳辐射与风速对混凝土温度梯度的影响；
[0045]步骤4：分别根据不同时刻特征点的水热化温度分布云图，计算不同时刻的竖向温度梯度以及横向温度梯度，拟合竖向与横向温度梯度时程公式。
[0046]具体的，在步骤1中，在梁体进行浇筑之前，根据缩尺模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法，其特征在于，包括：对模型混凝土箱梁截面的实时温度数据以及所在环境的气象数据进行采集；基于获取的混凝土箱梁截面的实时温度数据与所在环境的气象数据，绘制混凝土箱梁截面随时间变化的不同时刻的二维温度分布云图以及太阳辐射和风速与最大温差散点图；根据不同时刻的温度分布云图，获取箱梁截面任意位置处温度随时间变化的分布规律，并选取若干特征位置点，分析特征位置点的温度变化获得水热化温度时程曲线；根据散点图，分析水化热、太阳辐射与风速对混凝土温度梯度的影响；分别根据不同时刻特征点的水热化温度分布云图，计算不同时刻的竖向温度梯度以及横向温度梯度，拟合竖向与横向温度梯度时程公式。2.如权利要求1所述的基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法，其特征在于，在箱梁顶底部设置风速、风向传感器和太阳辐射传感器，来测定箱梁所在环境的气象数据。3.如权利要求1所述的基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法，其特征在于，在混凝土箱梁截面上建立局部坐标系，确定各温度测点的坐标，建立温度传感器的点阵坐标索引。4.如权利要求1所述的基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法，其特征在于，选取箱梁顶板、底板以及腹板上的多个特征点，根据箱梁截面的水化热温度实测值，分析顶板、底板和腹板区域的温度变化情况获得特征点位置的水化热温度时程曲线。5.如权利要求4所述的基于点阵式的单箱三室箱梁水化温度梯度设计方法，其特征在于，分别选取箱梁顶板部位、底板部位、腹板部位和箱梁截面整体温度测点96h实测数据取平均值计算其各个部位平均温度，再将各平均温度取平均值得到截面温度，将各时刻平均温度减去入模平均温度得到各区域的温升平均温度，绘制各区域温升时程曲线。6.如权利要求5所述的基于点阵式的单箱三室箱梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：任文辉，张峰，刘军权，寇越，马彦阳，张秀峰，杨勒智，朱良，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：