混凝土坝水管冷却仿真计算的复合算法

水管冷却是混凝土坝施工中的主要温度控制措施，在混凝土坝施工过程仿真计算中如何考虑水管冷却效应是一个重要而又困难的问题，直接用三维有限元法求解，计算量太大；用近似解法，在某些情况下，计算精度可能不够。笔者提出了一套复合算法，计算效率高，计算精度也较好。     

论混凝土坝的水管冷却

摘 要：水管冷却是混凝土坝重要温控方法。在水管冷却过程中，混凝土温度场和应力场十分复杂。本文首先系统地总结了混凝土坝水管冷却温度场与应力场分析方法，给出了几个新的计算方法，提出了最合适的方法，然后指出水管冷却是双刃剑，它既可有效控制混凝土温度，有利于防裂；如使用不当，又可引起严重裂缝。对几个重要影响因素进行了分析，提出了混凝土坝施工中正确使用水管冷却的几个原则，以趋利避害，达到有效控制温度防止裂缝的目的。     

混凝土坝中后期通水快速调控研究

混凝土坝中后期通水冷却是一个复杂多因素问题,与通水水温、通水流量和通水时间等相关。基于中后期冷却期间浇筑仓温度动态预测模型,提出了一种中后期通水快速调控方法。先将无热源水管冷却计算式和浇筑仓实测温度相结合预测浇筑仓降温曲线,然后结合中后期冷却的降温速率和目标温度,采用优化算法获得混凝土浇筑仓优化通水方案。实例分析表明,基于无热源水管冷却计算式的浇筑仓温度动态预测模型计算工作量小,混凝土坝中后期通水快速调控方法是可行的,可为混凝土坝中后期通水调控提供及时参考。     

论混凝土坝的水管冷却

水管冷却是混凝土坝重要的温控方法。在水管冷却过程中,混凝土温度场和应力场十分复杂。本文首先系统地总结了现有混凝土坝水管冷却温度场与应力场的分析方法,给出了几个新的计算方法,并提出了其中最优的方法。然后指出,水管冷却是双刃剑,它既能有效控制混凝土温度,有利于防裂;但如使用不当,又可引起严重裂缝。对几个影响应力场的重要因素进行了分析,提出了混凝土坝施工中正确使用水管冷却的几个原则,以达到既有效控制温度又防止裂缝产生的目的。     

混凝土坝水管冷却中水温的计算、调控与反馈分析

随着混凝土坝高度的增加,对水管冷却的要求也日趋严格和精细,已有的冷却水温计算方法已难以适应目前的要求.为此,提出了混凝土坝水管冷却中水温的理论解法、有限元解法及近似算法,给出了水温调控的原则和方法,指出了目前水管冷却中存在的问题及克服的方法.     

大体积混凝土与冷却水管间水管温差的确定

在混凝土坝的施工中，采用水管冷却是普遍的措施，但到目前为止，对混凝土与冷却水管间水管温差的控制却研究很少，笔者采用有限元法与断裂力学理论相结合，提出了一个可近似解决此问题的简便方法，结果表明，水管温差的限制与大坝采用混凝土的和部位有关，以往不计此两项因素，规定水管温差为２０￣２５℃是不合理的。在一期冷却期间若不间断通水，可不考虑水管温差的限制；若间断通水，则应考虑水管温差，一般可按相同部位允许水管     

小温差早冷却缓慢冷却是混凝土坝水管冷却的新方向

提出混凝土坝水管冷却的新方式:小温差、早冷却、缓慢冷却,与大温差、晚冷却、短促冷却的传统冷却方式相比,它可以把混凝土与水温之差从目前的20～25℃减少到4～6℃,从而可大幅度提高抗裂安全度.过去人们对水管冷却自生温度应力重视不够,笔者提出了计算方法,它能引起相当大的拉应力,采用小温差可以减小这种应力.目前往往限制后期冷却在龄期120 d后开始,采用小温差可取消这一限制,从而赢得了几个月时间.笔者提出的这种新冷却方式,在不影响施工进度的前提下,不但减小了自生应力,也减小了约束应力,是今后混凝土坝水管冷却的发展方向.文中还提出了一整套实用计算公式.     

混凝土坝水管冷却的利与弊

混凝土坝水管冷却既有利也有弊,过去人们只看到其利,忽略了其弊,以致有时产生了裂缝.本文全面分析了水管冷却的利与弊,以便趋利避害,充分发挥其温控防裂作用.     

在水管冷却与层面散热共同作用下混凝土坝浇筑层温度场的理论解

利用笔者建立的等效热传导方程,本文给出在水管冷却与层面散热共同作用下混凝土坝浇筑层温度场的理论解,可用于分析浇筑层厚度和水管间距对混凝土温度场的影响。     

混凝土坝初期水管冷却方式研究

从混凝土坝温度应力控制的全局出发,系统地研究了初期水管冷却方式对温度应力的影响,考虑两种冷却方式:一种是恒水温冷却,在整个初期冷却期间采用恒定水温;一种是变水温冷却,即初期冷却分为两阶段,分别采用不同水温。算例计算结果表明,当水管间距为1.5 m×1.5 m时,如间歇时间为5～10 d,以恒水温冷却为优;如果间歇时间为20 d,则以变水温冷却为好。当水管间距为1.5 m×0.75 m时,则变水温冷却为宜。