的應(yīng)力；所謂的敏感性分析就是針對(duì)某一個(gè)變量進(jìn)行多方案比較分析，進(jìn)而確定最優(yōu)方案，根據(jù)多方案的比較計(jì)算，綜合查看拱壩的溫度梯度情況和抗裂安全性能情況，按照綜合溫度梯度最小、抗裂性能最好的基本準(zhǔn)則，進(jìn)而確定最優(yōu)方案；五個(gè)施工要素分別為水管冷卻過(guò)程、施工進(jìn)度、懸臂高度、季節(jié)氣溫的變化和應(yīng)力約束條件。
[0032]一種用于混凝土拱壩的溫控防裂方法，包括同步進(jìn)行的同冷區(qū)溫度場(chǎng)控制和同冷區(qū)高度范圍控制；
[0033]所述同冷區(qū)溫度場(chǎng)控制包括以下步驟:
[0034]a、將水管冷卻過(guò)程在時(shí)間歷程上至少分為三個(gè)階段，分別包括一期冷卻、中期冷卻和二期冷卻；通常只分為三個(gè)階段，其中，一期冷卻、中期冷卻和二期冷卻是按時(shí)間先后順序排列的；為了確保各冷卻階段的防裂效果，如圖2所示，同冷區(qū)溫度場(chǎng)控制的步驟a中，所述一期冷卻的持續(xù)時(shí)間不少于21天；所述中期冷卻的持續(xù)時(shí)間不少于69天；所述二期冷卻的持續(xù)時(shí)間不少于60天；
[0035]優(yōu)選的，所述中期冷卻分為三個(gè)溫控階段；第一溫控階段為控溫階段，其持續(xù)時(shí)間不少于29天，且混凝土溫度日變化幅度A < 1°C ;第二溫控階段為降溫階段，其持續(xù)時(shí)間不少于30天，且混凝土溫降速率R < 0.5°C /d ;第三溫控階段為控溫階段，其持續(xù)時(shí)間不少于10天，且混凝土溫度日變化幅度A<0.5°C ;
[0036]優(yōu)選的，所述二期冷卻分為兩個(gè)溫控階段；第一溫控階段為降溫階段，其持續(xù)時(shí)間不少于30天，且溫降速率R < 0.3°C /d ;第二溫控階段為控溫階段，其持續(xù)時(shí)間不少于30天，且混凝土溫度日變化幅度A < 0.5°C ;
[0037]上述優(yōu)選控制過(guò)程不僅控制操作簡(jiǎn)單，而且使得拱壩降溫更穩(wěn)定，防裂效果更好；
[0038]b、在澆筑過(guò)程中，隨著混凝土的澆筑實(shí)時(shí)將已澆壩體分為至少五個(gè)溫控區(qū)，包括依次從下往上的已灌區(qū)、擬灌區(qū)、同冷區(qū)、過(guò)渡區(qū)和蓋重區(qū)；通常僅分為五個(gè)溫控區(qū)，如圖3所示，對(duì)各溫控區(qū)進(jìn)行步驟a所述的冷卻，并確冷卻時(shí)保蓋重區(qū)處于一期冷卻階段、過(guò)渡區(qū)處于中期冷卻階段、擬灌區(qū)和同冷區(qū)處于二期冷卻階段；隨著混凝土的澆筑各個(gè)溫控區(qū)是在不停變化的；
[0039]其中，已灌區(qū)指的是拱壩橫縫已經(jīng)完成封拱灌漿的區(qū)域，此區(qū)域已經(jīng)不需要再進(jìn)行通水冷卻，溫度趨于穩(wěn)定狀態(tài)；
[0040]擬灌區(qū)是即將準(zhǔn)備進(jìn)行封拱灌漿的區(qū)域，此部分正在進(jìn)行的是二期冷卻的控溫階段，當(dāng)二期冷卻目標(biāo)完成后即可進(jìn)行灌漿，灌漿完成以后轉(zhuǎn)為已灌區(qū)；通常在擬灌區(qū)灌漿之時(shí)，要求同冷區(qū)的溫度降至封拱溫度；
[0041]同冷區(qū)處于二期冷卻的降溫階段，是誘發(fā)溫度裂縫的高危階段，當(dāng)同冷區(qū)的冷卻目標(biāo)完成以后，可轉(zhuǎn)為擬灌區(qū)；
[0042]過(guò)渡區(qū)指的是二期冷卻區(qū)域與一期冷卻區(qū)域之間的過(guò)渡區(qū)域，該區(qū)域混凝土正在進(jìn)行的是中期冷卻，當(dāng)過(guò)渡區(qū)的冷卻目標(biāo)完成以后，即可轉(zhuǎn)為同冷區(qū)；
[0043]蓋重區(qū)指的是新澆筑的混凝土，該部分區(qū)域混凝土的齡期均小于21天，正在進(jìn)行的是一期冷卻，當(dāng)蓋重區(qū)的冷卻目標(biāo)完成以后，即可轉(zhuǎn)為過(guò)渡區(qū)；
[0044]c、根據(jù)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果并結(jié)合有限元數(shù)值計(jì)算，求解拱壩的溫度應(yīng)力，根據(jù)數(shù)值計(jì)算分析成果，來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)控水管冷卻過(guò)程；其中，動(dòng)態(tài)調(diào)控水管冷卻過(guò)程的主要調(diào)控參數(shù)包括:①、冷卻開(kāi)始時(shí)間為澆筑完成后12小時(shí)以內(nèi)，所述12小時(shí)以內(nèi)包括12小時(shí)；②、7令卻歷時(shí)為一期冷卻的持續(xù)時(shí)間不少于21天，中期冷卻的持續(xù)時(shí)間不少于69天，二期冷卻的持續(xù)時(shí)間不少于60天、一期冷卻用冷卻水水溫為10?12°C，中期冷卻用冷卻水水溫為8?10°C，二期冷卻用冷卻水水溫為6?8°C 、一期冷卻用冷卻水流量為1.5?2.0m3/h，中期冷卻用冷卻水流量為1.0?1.5m3/h，二期冷卻用冷卻水流量為0.5?1.0m3/h ;⑤水流方向的調(diào)換周期為18?30小時(shí)；其中，水流方向的調(diào)換周期是指冷卻水管進(jìn)水口和出水口相互調(diào)換的周期，進(jìn)水口和出水口相互調(diào)換即是指將原來(lái)作為出水口的端部現(xiàn)在作為進(jìn)水口、原來(lái)作為進(jìn)水口的端部現(xiàn)在作為出水口 ；通過(guò)進(jìn)水口和出水口相互調(diào)換即可改變冷卻水管中的水流方向；
[0045]在實(shí)際工程中，通常預(yù)先對(duì)每個(gè)調(diào)控參數(shù)都進(jìn)行初始值預(yù)設(shè)，理論上如果能夠全部按照設(shè)計(jì)指標(biāo)來(lái)施工，那么就不需要做任何調(diào)整，但是實(shí)際上是不可能按照初始設(shè)計(jì)要求來(lái)控制的，往往偏差很大，這就需要采用有限元數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行反饋分析，進(jìn)而根據(jù)分析成果來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)整水管的冷卻過(guò)程，即調(diào)整上述五個(gè)調(diào)控參數(shù):冷卻開(kāi)始時(shí)間、冷卻歷時(shí)、水溫、流量、水流方向；該五個(gè)參數(shù)的具體確定是根據(jù)實(shí)際施工情況和數(shù)值計(jì)算綜合確定，每個(gè)區(qū)域并不完全相同；本文中不少于即為大于等于；
[0046]所述同冷區(qū)高度范圍控制包括以下步驟:
[0047]1)、根據(jù)拱壩混凝土不同施工階段的施工進(jìn)度，采用有限元數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行多方案比較分析，選取溫度梯度小于等于T。且抗裂安全系數(shù)大于等于K f的方案，根據(jù)所選方案確定同冷區(qū)高度的取值范圍；其中，所述施工進(jìn)度主要包括混凝土澆筑層厚、澆筑間歇期和碾壓強(qiáng)度；有限元數(shù)值計(jì)算方法是指采用有限元法求解拱壩應(yīng)力的一種數(shù)值計(jì)算，屬于本領(lǐng)域的常規(guī)手段，應(yīng)用較為廣泛；當(dāng)混凝土齡期為任一時(shí)刻t時(shí)，其抗裂安全系數(shù)K =混凝土的允許拉應(yīng)力/實(shí)際拉應(yīng)力；抗裂安全系數(shù)是評(píng)價(jià)拱壩開(kāi)裂可能性的一個(gè)重要指標(biāo)；在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，都會(huì)對(duì)混凝土的抗裂安全系數(shù)預(yù)先設(shè)定，然后在施工過(guò)程中，對(duì)實(shí)際的抗裂安全系數(shù)進(jìn)行跟蹤復(fù)核，進(jìn)而評(píng)價(jià)拱壩的抗裂性能；
[0048]2)、根據(jù)拱壩混凝土的澆筑進(jìn)度和橫縫灌漿進(jìn)度，確定拱壩的懸臂高度Hq;Hq =HrH2,氏為某壩段實(shí)際澆筑進(jìn)度下的頂部高程，！12為該壩段已灌區(qū)的頂部高程；采用有限元數(shù)值計(jì)算方法研究不同懸臂高度情況下的壩體結(jié)構(gòu)應(yīng)力及其分布，選取抗裂安全系數(shù)大于等于Kf的工況，確定該工況下的懸臂高度的取值，然后以懸臂高度為條件確定同冷區(qū)高度的取值范圍；對(duì)拱壩而言，如果懸臂高度太高，容易產(chǎn)生傾倒拉應(yīng)力，不利于壩體的穩(wěn)定；如果懸臂高度太低，則又不利于溫度控制；因此，通過(guò)該步驟能夠?qū)冶鄹叨菻。確定在同時(shí)利于壩體穩(wěn)定和溫度控制的范圍內(nèi)，通常為50?80m ；
[0049]3)、根據(jù)所處的季節(jié)氣溫的變化，采用數(shù)值計(jì)算分析方法進(jìn)行復(fù)核，然后依據(jù)所求的拱壩溫差應(yīng)力結(jié)果，選取抗裂安全系數(shù)大于等于Kf的方案，根據(jù)所選方案確定同冷區(qū)高度的取值范圍；因?yàn)橄募緷仓幕炷?，早齡期的拉應(yīng)力較小，二期冷卻期間的溫降拉應(yīng)力較大；冬季澆筑的混凝土，早齡期的拉應(yīng)力較大，二期冷卻期間的溫降拉應(yīng)力較??；因此通過(guò)該步驟能夠?qū)崿F(xiàn)不同季節(jié)氣溫的變化的情況下同冷區(qū)高度的最優(yōu)選擇；
[0050]4)、根據(jù)同冷區(qū)所處的應(yīng)力約束條件，采用數(shù)值計(jì)算分析方法進(jìn)行復(fù)核，然后根據(jù)拱壩的結(jié)構(gòu)約束應(yīng)力及其分布情況，選取抗裂安全系數(shù)大于等于Kf的方案，根據(jù)所選方案確定同冷區(qū)高度取值范圍；所述應(yīng)力約束條件包括強(qiáng)約束、弱約束和自由約束；因?yàn)楣皦位炷恋臏囟葢?yīng)力受約束條件的影響較為明顯，相同條件下，強(qiáng)約束區(qū)的應(yīng)力水平最高，弱約束區(qū)的應(yīng)力水平次之，自由約束區(qū)的應(yīng)力水平最低，因此通過(guò)該步驟能夠?qū)崿F(xiàn)不同應(yīng)力約束條件下同冷區(qū)高度的最優(yōu)選擇；
[0051]5)、將步驟1)至4)中所確定的同冷區(qū)高度取值范圍取交集，確定同冷區(qū)高度的最終取值范圍；確定好同冷區(qū)高度后施工人員就能夠?qū)ν鋮^(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度場(chǎng)控制，利于壩體溫度梯度的穩(wěn)定控制；該步驟所得到的同冷區(qū)高度能范