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      冷卻管混凝土壩溫度計埋設位置優選
      發布時間:2023-03-31 09:26:16

      冷卻管混凝土壩溫度計埋設位置優選 

             

      水管冷卻是大體積混凝土溫度控制的重要措施。由于水管冷卻時產生的溫度場十分復雜,它實際 上是一把雙刃劍,既可有效降低混凝土溫度,但若降溫速率過快,又會引起混凝土嚴重開裂。針對這個問題, 提出了“小溫差、早冷卻、緩慢冷卻”的通水冷卻原則。目前,該通水冷卻原則在高混凝土壩工程中 得到廣泛應用。例如,針對溪洛渡特高拱壩,設計單位根據拱壩混凝土溫度防裂特點,將水管冷卻分為 3 期 ( 1期 、中期和2 期 )9個階段,并設計給出了分期冷卻溫度過程線(簡稱:設計溫控過程線),每個階段嚴格 控制目標溫度和溫度變化速率等,施工單位按設計溫控過程線進行通水冷卻,獲得了良好的溫控防裂效果。由于混凝土澆筑倉尺寸較大,一般厚 1 ~3 m ,橫河向寬 20 m 左右,順河向長 20~60 m 不等。實際施工時,每 個混凝土澆筑倉至多埋設12支溫度計。在溫控實踐過程中發現,由于混凝土澆筑倉在通水冷卻期間的溫 度場十分復雜,而封拱溫度一般是指混凝土澆筑倉平均溫度,如何對混凝土澆筑倉平均溫度進行實時監測是 一個重要問題。

      水管冷卻有限單元法計算原理

      水管冷卻效果的模擬是含冷卻水管大體積混凝土溫度場仿真分析的一個難點。目前,分析混凝土壩水管冷卻效果主要有兩種計算模型:水管冷卻有限元法和水管冷卻等效熱傳導法。水管冷卻有限元法是在水 管附近布置密集的有限元網格,以反映水管附近很大的溫度梯度,采用迭代法計算水管水溫與混凝土進行熱 交換而導致沿程水溫逐漸增大,從而獲得溫度場;而水管冷卻等效熱傳導法則把冷卻水管看成熱匯,在平均 意義上考慮水管冷卻的效果,不需要在水管附近布置密集的有限元網格,采用通常的網格即可獲得溫度場。


      冷卻水管混凝土模型的建立及仿真計算

      將冷水管蛇形布置的混凝土澆筑倉簡化為含冷卻水管的混凝土棱柱體。設 其 棱 柱 體 長 100 m ,設計了 4 種不同棱柱體截面尺寸,寬X 高分別為 1. 0 m x 1. 0 m ,1. 5 m x 1. 5 m ,1. 0 m x 1. 5 m ,2. 0 m x 1. 5 m ,在 混凝土棱柱體橫截面的正中心方向布置了 1 根外徑為 0 = 32 m m 的冷卻水管,即冷卻水管水平間距分別為 1. 0, 1. 5 和 2. 0 m ,垂直間距分別為1. 0 和 1. 5 m 。 假設混凝土棱柱體四面均為絕熱邊界,混凝土的初始溫度取 10 C ,冷卻水人口溫度為10 C 。采用水管冷卻有限元法進行通水冷卻期間的溫度場仿真計算,通水開始時間為 1 d ,連續通水10 d。

      通過對不同截面溫度計優選位置計算結果分析可知,1.0 m x 1.5 m 截面溫度計優選位置分布近似 為線性分布,其他截面溫度計優選位置分布呈拋物線分布。隨著截面寬度的縮小,溫度計優選位置的分布范 圍增大,當截面寬度為1. 0 m 時,溫度計的優選位置由拋物線分布變為近似直線分布。

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