基于冷却通水监测的计算大体积混凝土等效温度场的方法，涉及大体积混凝土施工期间对冷却通水的监测方法及等场的计算方法。本发明专利技术在现有技术的基础上，通过布设相关监测仪器，并结合数据库技术，提出了一套冷却水管吸收热量的计算方法，实现了对施工期混凝土等效温度场的仿真模拟计算。该方法系统给出了混凝土工程冷却通水的全程监测—数据管理—计算模拟体系，在该方法的指导下能够深入了解施工期大体积混凝土的温度发展状态。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大体积混凝土施工期间对冷却通水的监测方法及对等效温度场的计算模拟方 法。
技术介绍
铺设冷却水管作为大体积混凝土温度控制中的一项重要措施，能够有效地限制混凝土内部的温度峰值，控制温度的发展过程，在现代化大体积混凝土施工中扮演着不可或缺的角色。大量学者曾开展了对其计算方法的相关研究，其中，国际上以美国垦务局为代表，在胡佛重力拱坝等早期大型混凝土坝的建设过程中推导了一系列长埋水管问题的理论角军法(Bureau of Reclamation, Cooling of concrete dams:final reports, Bureau ofReclamation, 1949),国内则以朱伯芳为代表,提出了水管冷却的等效热传导方程(朱伯芳，考虑水管冷却效果的混凝土等效热传导方程，水利学报，1991)及有限元解法(ZHU Bofang,CAI Jianbo,Finite element analysis of effect of pipe cooling in concrete dams，Journal of Construction Engineering and Management，1989)等，在工程领域中得到了广泛应用。在上述工作的基础上，一些学者也对考虑冷却水管的大体积混凝土的温度场计算方法提出了一系列改进。(刘宁，刘光廷等，水管冷却效应的有限元子结构模拟技术，水利学报，1997 ；Myers T，Fowkes N，Ballim Y. Modeling the Cooling of Concrete by PipedWater, Journal of Engineering Mechanics，2009 ;Kim JK, Kim KH, Yang JK, Thermalanalysis of hydration heat in concrete structures with pipe-cooling system,Computers & Structures, 2001 ；Jian Yang, Yu Hu，Zheng Zuo，Thermal analysis ofmass concrete embedded with double-layer staggered heterogeneous cooling waterpipes，Applied Thermal Engineering，2012)传统上，由于施工成本、技术水平的限制，对施工期大体积混凝土的监测项目有限，冷却信息方面并没有一套系统成熟的监测与数据应用方法，大部分工程以往仅仅粗略地控制冷却水源的温度。上述提及的计算方法也基于此，这些计算方法通过建立混凝土温度与冷水进水温度的热传导关系，理论推导或简化求解得出水管带走的热量。由于推导过程中对一些条件进行了假设，计算的精确性很大程度上取决于计算参数的选取。伴随着现代大体积混凝土工程的温度控制精细化、质量管理过程化的发展趋势，对冷却通水信息的监测内容也逐步丰富，实现对进水、出水温度的全程同步监测已无技术阻碍，但如何正确监测与应用这些数据，尚未有明确的规范与流程进行系统指导。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，从而可以实现对施工期混凝土温度场的模拟计算。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的，该方案包括如下步骤I)建立数据库结构数据库结构包含混凝土材料信息表、混凝土烧筑信息表、冷却通水记录表和计算信息表；2)通过实验测得工程中使用的至少一种混凝土的材料编号、比热、密度、导热系数以及水化热参数，并录入至混凝土材料信息表中；3)施工过程中，在烧筑每个混凝土仓时记录其混凝土仓号、材料编号、烧筑时间、浇筑温度和浇筑体积，并录入至混凝土浇筑信息表中；4)设定数据采集时间步长A T，通过以下两种技术手段对混凝土施工期的冷却通水进行监测i)在每个混凝土仓的冷却水管进出口位置布设数字温度传感器与数字流量计，数字流量计采用具有双向测流量功能的数字流量计，或采用两个不同向的单向数字流量计，并通过数据线连接到工控机上，按照A T采集进出口通水温度和通水流量qw，水温低的设定为进口通水温度Tw_in，水温高的设定为出口通水温度Tw_wt，并将混凝土仓号、测量时间T、进口通水温度Tw_in、出口通水温度和通水流量qw录入至冷却通水记录表中；·ii)在每个混凝土仓的冷却水管进出口位置布设水龙头与水表，按照A T人工读取水表读数，记录T w时间内水表增加的水量\，计算通水流量I =—，人工打开进出水管的水龙头，利用温度计测量进出口通水温度，水温低的设定为进口通水温度Tw_in，水温高的设定为出口通水温度T ut，并将混凝土仓号、测量时间T、进口通水温度！；，、出口通水温度和通水流量qw录入至冷却通水记录表中；5)计算各个测量时间T上的吸收热量速率p (T)_ 4] Q^(T) = PwCw [Tw_m(r) — Tw^om(T)]qw(r)(a)其中^￥代表水的密度，(^代表水的比热，1^(0、1；__(0 ^Pqw(T)分别代表测量时间T的进口通水温度、出口通水温度和通水流量，将式(a)计算得到的(r)与混凝土仓号、测量时间T录入至计算信息表中；6)基于吸收热量速率(_) (D，利用式(b)，通过有限元方法或有限差分法，对大体积混凝土的等效温度场进行求解「 n dT Xc (d2T d2T d2T~) dd{1) Q (t),— = ~￡--7+~7+~~—+(b)dt PcCiXdx2 d}'2 dz2 J dt pcccVc1 ；其中，各符号的意义为T为混凝土温度，t为时间，x、y、z为直角坐标系，入c为混凝土导热系数，P。为混凝土密度，C。为混凝土比热，V。为混凝土仓的体积，(；)(/)为r = /时的吸收热量速率，9 (t)为水化热函数。本专利技术与传统技术相比，具有以下优点及突出性效果本专利技术在传统技术的基础上，对施工期间大体积混凝土的冷却通水实现了全程监测，结合数据库技术提出的，能够精确得到水管的吸收热量，无需前处理时建立复杂的模型，为了解施工期大体积混凝土的温度发展状态提供了理论基础。附图说明图I为冷却通水数据库结构组成示意图。图2为采用数字流量计的冷却通水监测系统布置图。图3为采用人工方式的冷却通水监测系统布置图。图4为实施例中的吸收热量速率计算结果图。图5为实施例中的有限元网格模型图，图中尺寸单位为m。图6为实施例中的计算温度与实测温度的对比图。其中1-混凝土仓；2_混凝土内部冷却水管；3_进水管；4_出水管；5_数字温度传感器；6_数字流量计；7_水龙头；8-水表；9_工控机(数据采集单元)；10_数据连线。具体实施方式 下面结合附图进一步说明本专利技术的实施方式I)首先建立数据库结构，数据库结构包含混凝土材料信息表、混凝土浇筑信息表、冷却通水记录表和计算信息表，各个数据表中的信息组织形式如图I所示，图中下划线表示的是该表中的主键。2)通过实验测得工程中使用的至少一种混凝土的材料编号、比热、密度、导热系数以及水化热参数，并录入至混凝土材料信息表；其中，通过相关的测定仪器在室内试验中可测得比热、密度、导热系数，通过绝热温升试验可测得水化热曲线，进行一定的拟合后得到相关的水化热参数，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于冷却通水监测的计算大体积混凝土等效温度场的方法，其特征在于该方法包括如下步骤 .1)建立数据库结构数据库结构包含混凝土材料信息表、混凝土浇筑信息表、冷却通水记录表和计算信息表； .2)通过实验测得工程中使用的至少一种混凝土的材料编号、比热、密度、导热系数以及水化热参数，并录入至混凝土材料信息表中； .3)施工过程中，在浇筑每个混凝土仓时记录其混凝土仓号、材料编号、浇筑时间、浇筑温度和浇筑体积，并录入至混凝土浇筑信息表中； .4)设定数据采集时间步长△T，通过以下两种技术手段对混凝土施工期的冷却通水进行监测 i)在每个混凝土仓的冷却水管进出口位置布设数字温度传感器与数字流量计，并通过数据线连接到工控机上，按照A T采集进出口通水温度和通水流量qw，水温低的设定为进口通水温度Tw_in，水温高的设定为出口通水温度Tw_wt，并将混凝土仓号、测量时间T、进口通水温度Tw_in、出口通水温度和通水流量qw录入至冷却通水记录表中； ii)在每个混凝土仓的冷却水管进出口位置布设水龙头与水表，按照AT人工读取水表读数，记录Tw时间内水表增加的水量Vw，计算通水流量人工打开进出水管的 Tw水龙头，利用温度计测量进出口...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡昱，李庆斌，林鹏，左正，汪志林，周绍武，罗丹旎，
申请(专利权)人：清华大学，中国长江三峡集团公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。