[发明专利]一种用于混凝土拱坝的温控防裂方法

权利要求书

1.一种用于混凝土拱坝的温控防裂方法，其特征在于，包括同步进行的同冷区温度场控制和同冷区高度范围控制；

所述同冷区温度场控制包括以下步骤：

a、将水管冷却过程在时间历程上至少分为三个阶段，分别包括一期冷却、中期冷却和二期冷却；

b、在浇筑过程中，随着混凝土的浇筑实时将已浇坝体分为至少五个温控区，包括依次从下往上的已灌区、拟灌区、同冷区、过渡区和盖重区；对各温控区进行步骤a所述的水管冷却，并确保冷却时盖重区处于一期冷却阶段、过渡区处于中期冷却阶段、拟灌区和同冷区处于二期冷却阶段；

c、根据温度场监测结果并结合有限元数值计算，求解拱坝的温度应力，根据数值计算分析成果，动态调控水管冷却过程；

所述同冷区高度范围控制包括以下步骤：

1)、根据拱坝混凝土不同施工阶段的施工进度，采用有限元数值计算方法进行多方案比较分析，选取温度梯度小于等于T₀且抗裂安全系数大于等于K_f的方案，根据所选方案确定同冷区高度的取值范围；

2)、根据拱坝混凝土的浇筑进度和横缝灌浆进度，确定拱坝的悬臂高度H₀；H₀＝H₁-H₂，H₁为某坝段实际浇筑进度下的顶部高程，H₂为该坝段已灌区的顶部高程；采用有限元数值计算方法研究不同悬臂高度情况下的坝体结构应力及其分布，选取抗裂安全系数大于等于K_f的工况，确定该工况下的悬臂高度的取值，然后以悬臂高度为条件确定同冷区高度的取值范围；

3)、根据所处的季节气温的变化，采用数值计算分析方法进行复核，然后依据所求的拱坝温差应力结果，选取抗裂安全系数大于等于K_f的方案，根据所选方案确定同冷区高度的取值范围；

4)、根据同冷区所处的应力约束条件，采用数值计算分析方法进行复核，然后根据拱坝的结构约束应力及其分布情况，选取抗裂安全系数大于等于K_f的方案，根据所选方案确定同冷区高度取值范围；

5)、将步骤1)至4)中所确定的同冷区高度取值范围取交集，确定同冷区高度的最终取值范围；

6)、当施工环境和条件发生变化后，重复步骤1)至5)对同冷区高度的最终取值范围进行实时调整；

其中，T₀的取值范围为1.0～2.5℃/m，K_f的取值范围为1.3～1.8。

2.如权利要求1所述的一种用于混凝土拱坝的温控防裂方法，其特征在于：同冷区温度场控制的步骤a中，所述一期冷却的持续时间不少于21天；所述中期冷却的持续时间不少于69天；所述二期冷却的持续时间不少于60天。

3.如权利要求2所述的一种用于混凝土拱坝的温控防裂方法，其特征在于：所述中期冷却分为三个温控阶段；第一温控阶段为控温阶段，其持续时间不少于29天，且混凝土温度日变化幅度A≤1℃；第二温控阶段为降温阶段，其持续时间不少于30天，且混凝土温降速率R≤0.5℃/d；第三温控阶段为控温阶段，其持续时间不少于10天，且混凝土温度日变化幅度A≤0.5℃。

4.如权利要求2所述的一种用于混凝土拱坝的温控防裂方法，其特征在于：所述二期冷却分为两个温控阶段；第一温控阶段为降温阶段，其持续时间不少于30天，且温降速率R≤0.3℃/d；第二温控阶段为控温阶段，其持续时间不少于30天，且混凝土温度日变化幅度A≤0.5℃。

5.如权利要求1所述的一种用于混凝土拱坝的温控防裂方法，其特征在于：同冷区温度场控制的步骤c中，动态调控水管冷却过程的主要调控参数包括：①、冷却开始时间为浇筑完成后12小时以内；②、冷却历时为一期冷却的持续时间不少于21天，中期冷却的持续时间不少于69天，二期冷却的持续时间不少于60天；③、一期冷却用冷却水水温为10～12℃，中期冷却用冷却水水温为8～10℃，二期冷却用冷却水水温为6～8℃；④、一期冷却用冷却水流量为1.5～2.0m³/h，中期冷却用冷却水流量为1.0～1.5m³/h，二期冷却用冷却水流量为0.5～1.0m³/h；⑤水流方向的调换周期为18～30小时。