[发明专利]衬砌砼通水冷却水温优化控制方法及系统

说明书

本发明提供衬砌砼通水冷却水温优化控制方法及系统，可快速、准确地计算得到优化控制水温值，并基于此对衬砌砼进行通水冷却，科学合理地实现温控防裂。本发明提供的衬砌砼通水冷却水温优化控制方法，其特征在于，包括：步骤1.收集衬砌砼温控用资料；步骤2.计算衬砌砼通水冷却优化控制水温T_wy＝10.68H+0.16C‑0.25HC‑0.53H²+3.95；步骤3.根据通水冷却优化控制水温T_wy优化衬砌砼通水冷却措施。

技术领域

本发明属于混凝土温控防裂技术领域，具体涉及一种衬砌砼通水冷却水温优化控制方法及系统。

背景技术

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。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一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水温和温降速率控制的规定。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℃。但是，衬砌结构一般厚度小，一次性浇筑，混凝土覆盖冷却水管即开始通水冷却，管周没有明显的温降过程，拉应力不大。因此，对应衬砌结构的通水冷却水温，应该是通过获得最优的温控防裂效果(称为衬砌结构混凝土通水冷却优化控制水温)确定。而且，衬砌结构的厚度不同、混凝土的强度不等，通水冷却优化控制水温可能有较大差异，仅根据上述规范温差来设置水温设置显然难以满足优化控制要求。但目前未有根据薄壁衬砌结构混凝土情况准确地计算通水冷却优化控制水温的方法。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供衬砌砼通水冷却水温优化控制方法及系统，可快速、准确地计算得到优化控制水温值，并基于此对衬砌砼进行通水冷却，科学合理地实现温控防裂。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

方法

如图2所示，本发明提供衬砌砼通水冷却水温优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.收集衬砌砼温控用资料；

步骤2.计算衬砌砼通水冷却优化控制水温T_wy(℃)：

T_wy＝10.68H+0.16C-0.25HC-0.53H²+3.95 (公式1)

式中：H为衬砌砼的厚度(m)；C为衬砌砼90d设计龄期强度等级(MPa)；

步骤3.根据通水冷却优化控制水温T_wy优化衬砌砼通水冷却措施。