[发明专利]一种大体积混凝土温控优化方法

权利要求书

1.一种大体积混凝土温控优化方法，其特征在于：它包括如下步骤：

S1：采集大体积混凝土浇筑全过程的温度历程数据和位移历程数据；

S2：按照现场大体积混凝土的实际配比向混凝土温度约束应力试验设备中浇筑试验用混凝土试件；

S3：将步骤S1采集的温度历程数据和位移历程数据输入到混凝土温度约束应力试验设备中，实验室模拟真实的大体积混凝土温度变化历程和位移变化历程；

S4：启动混凝土温度约束应力试验设备的位移约束系统，对温控条件下的混凝土进行不同约束度的温度应力试验，获取混凝土约束应力历程；对相同温控条件下的混凝土进行轴向拉伸试验，以获取大体积混凝土的抗拉强度参数f_t；

S5：通过仿真软件建立与混凝土温度应力试验设备尺寸一致的有限元分析计算模型并划分有限元网格；输入步骤S1采集的温度历程数据和位移历程数据，计算混凝土约束应力理论值，并与步骤S4得到的约束应力试验值比较，反演混凝土材料参数；

S6：建立大体积混凝土有限元分析计算模型，模型网格尺寸≤0.3m，将步骤S1得到的大体积混凝土温度历程数据，以及步骤S5得到的混凝土真实材料参数导入有限元模型，进行数值仿真计算混凝土当期开裂风险系数；

其中，P为混凝土约束应力计算值；ft为第t龄期抗拉强度；

S7：若计算的开裂风险系数不满足抗裂要求，则调整混凝土约束应力试验设备输出的温度，重复执行步骤S4-S7，直至开裂风险系数满足抗裂要求为止；

若计算的开裂风险系数满足抗裂要求，则将满足混凝土抗裂要求的温度历程数据返回至大体积混凝土现场温控系统，调整大体积混凝土温度历程与优化结果一致，保证大体积混凝土浇筑全过程的抗裂安全性。

2.根据权利要求1所述的一种大体积混凝土温控优化方法，其特征在于：所述步骤S5建立与混凝土温度应力试验设备尺寸一致的有限元分析计算模型、计算混凝土约束应力理论值、反演混凝土材料参数的具体方法如下：

S5.1：建立与混凝土温度应力试验设备尺寸一致的有限元分析计算模型；

S5.2：在有限元分析计算模型上划分出有限元网格；

S5.3：向有限元分析计算模型内导入大体积混凝土的温度边界；

S5.4：向有限元分析计算模型内输入大体积混凝土材料各参数的下限值P₀和上限值P₁，以及各参数的增量值；

先确定大体积混凝土材料各参数的下限值P₀和上限值P₁，再将大体积混凝土材料参数下限值P₀作为初始值，导入有限元分析计算模型的混凝土试件网格中；

所述大体积混凝土材料参数包括大体积混凝土弹性模量、线膨胀系数和徐变系数；

S5.5：根据实测大体积混凝土位移历程计算出的约束度确定金属框架材料参数，并输入有限元分析计算模型中；

根据步骤S1测量的实际浇筑的大体积混凝土的位移历程数据，计算真实工况下大体积混凝土的约束度γ_R；

式中，E(t_i)是混凝土在t_i时刻的弹性模量，为步骤S4.4中的弹性模量数值；是混凝土t_i时刻加载，在t_i+1/2时刻的徐变系数，为步骤S4.4中的徐变系数数值；ε(t_i+1/2)是实际工程中混凝土在t_i+1/2时刻的位移测量值；ε⁰(t_i+1/2，t₀)是实际工程中混凝土在t₀～t_i+1/2期间由温度历程产生的位移测量值；j＝1，2，…，i-1；

根据计算出的约束度γ_R计算有限元分析计算模型中金属框架的弹性模量E_s(t_i)，目的是实现有限元分析计算模型中混凝土所承受的约束状态与实际工程一致

式中，E_s(t_i)是金属框架的弹性模量；Ac和As分别是混凝土温度应力试验设备中混凝土和金属框架的截面面积，Ac和As通过测量即可得到；

将计算出的金属框架弹性模量导入有限元分析计算模型的金属框架网格中；

S5.6：根据步骤S4建立的有限元分析模型，和输入的混凝土材料参数及金属框架材料参数，计算不同温度和龄期下混凝土约束应力理论值P；

ΔP＝[K_i]{Δδ}＝{ΔP_i^G}+{ΔP_i^C}+{ΔP_i^T}

P＝∑ΔP

式中，[K_i]是混凝土的弹性矩阵；Δδ是混凝土的位移增量；ΔP_i^G是由混凝土第i龄期外荷载引发的荷载增量；ΔP_i^C是由混凝土第i龄期徐变引发的荷载增量；ΔP_i^T是由混凝土第i龄期温度引发的荷载增量；i是混凝土的龄期；

S5.7：校核混凝土约束应力理论值与测量值的变异系数ω；

式中，Δ_i是第i个龄期混凝土约束应力理论值与混凝土温度应力试验中约束应力测量值的差值，C_i是第i个龄期混凝土温度应力试验中约束应力测量值；M是总的龄期个数；

S5.8：如果变异系数ω≤设定值；则认定步骤S4输入的大体积混凝土材料参数能够真实地反应实际浇筑后的大体积混凝土状态，作为大体积混凝土各项真实的材料参数；

如果变异系数ω＞设定值，则调整输入的大体积混凝土材料参数，跳转执行步骤S4～步骤S5，重新计算大体积混凝土约束应力理论值与测量值的变异系数ω，直至变异系数ω≤设定值为止。