船闸底板大体积混凝土水管冷却效果影响因素分析.pdf

水利水电技术第 4 5卷2 0 1 4年第1期 船 闸 底 板 大 体 积 混 凝 土 水 管 冷 却 效 果 影响 因 素 分 析 王 超 ，韩时琳 ，罗 鹏 ，陈亚娇 ，郭 超 ( 1 中诚 国际海洋工程勘察设计有限公司，山东 青 岛2 6 6 0 7 1 ；2 长沙理工大学，湖南 长沙4 1 0 0 1 4； 3 中华人 民共和国武汉海事局，湖北 武汉4 3 0 0 1 4 ) 摘 要 ：基于有限元软件 A N S Y S分析研究船闸底板 混凝土施工过程及通水冷却 时的温度场 变化 ，研 究影响冷却效果的因素及温度 变化规律 ，提 出船 闸底板施工的有效温控措施方案。研 究结果可为工程 施工提供参考。 关键词 ：混凝土温度场 ；水管冷却 ；有限元数值模拟 中图分类号：T V 5 4 4+ U 6 4 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 1 1 1 - 0 8 An a l y s i s o n f a c t o r s o f i mpa c t s o n e ffe c t o f pi p e， c o o l i ng f or mas s c o n c r e t e c on s t r uc t i o n o f l o c k flo o r WA N G C h a o ，H A N S h i l i n ，L U 0 P e n g ，C HE N Y a j i a o ，G U O C h a o ( 1 C h i n a I n t e g r i t y I n t e r n a t i o n a l O c e a n e e ri n g C o ，L t d ，Q i n g d a o 2 6 6 0 7 1 ，S h a n d o n g ， C h i n a ； 2 S c h o o l o f Hy d r a u l i c E n g i n e e r i n g o f C h a n g s h a Un i v e r s i t y o f S c i e n c e T e c h n o l o g y， C h a n g s h a 4 1 0 0 1 4， Hu n a n，C h i n a ； 3 Wu h ,a n Ma r i t i me S a f e t y A d m i n i s t r a t i o n o f t h e P e o p l e S R e p u b l i c o f C h i n a ，Wu h a n 4 3 0 0 1 4 ，H u b e i ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： On t h e b a s i s o f t h e ANS YS b a s e d a n a l y s i s a n d s t u d y ma d e o n t h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s a n d t h e c h a n g e o f t h e t e mp e r a t u r e fi e l d d u rin g t h e p i p e c o o l i n g f o r t h e c o n c r e t e c o n s t ruc t i o n o f l o c k fl o o r ，t h e f a c t o r s o f t h e i mp a c t s o n t h e c o o l i n g e f f e c t a n d t h e l a w o f t e mp e r a t u r e c h a n g e a r e s t u d i e d h e r e i n，a n d t h e n a n e ff e c t i v e t e mp e r a t u r e c o n t r o l s c h e me for t h e c o n s t ruc t i o n o f l o c k fl o o r i s p u t f o r w a r d T h e s t u d y r e s u l t s c a n p r o v i d e s o me r e f e r e n c e s f o r t h e c o n s t ru c t i o n c o n c e r n e d Ke y wo r d s ：t e mp e r a t u r e fi e l d o f c o n c r e t e ；p i p e c o o l i n g；f i n i t e e l e me n t n u me ric a l s i mu l a t i o n 大体积混凝土在水利工程中应用广泛 ，由于大体 积混凝土施工面积大 ，水泥水化过程产生的大量水化 热不容易散发 ，在其内部积聚 ，由此造成 内部温度不 断上升。混凝土表面由于与空气接触散热较快 ，从而 使内外截面产生温度梯度进而产生裂缝。这种裂缝一 般较深 ，有时是贯穿性 的，会对结构造成很大危害 ， 因而在设计和施工过程 中应对混凝土的水化热给予足 够重视。 以某船 闸底板混凝土浇筑 工程为例 ，根据现 场 施工实时监测数据及有限元软件 A N S Y S数值模拟 值 ，对 比分析其混凝 土水化温升规律 ；同时根据 建 立 的有 限元模 型 ，研究工程 上较为广泛应用 的大体 积混凝土温度控制措施一水管冷却法的影响因素及 温控效果 。 W a t e r Re s o u r c e s a n dHy d r o p o we rE n g i n e e n n g V o 1 4 5 No 1 1 水管冷却混凝土温度场计算步骤 A N S Y S软件计 算过程 中，模 型采用 三维热实体 单元 S o l i d 7 0离散混凝土结构 ，采用 热流管单元 F l u i d 1 l 6 来离散冷却水管，利用 S o l id 7 0 单元的水管所在 位置节点作为 F l u i d l 1 6单元的附加节点 ，建立混凝土 与冷却水管间的对流换热关系 】 J 。 对于某一建筑块体除必要 的前处理模型建立 、材 料屙 I生的设定和求解设置以外 ，需要按如下计算步骤 处理 ：( 1 ) 删除当前浇筑块与先前浇筑块周边公用界 面上先前施加的边界条件 ；( 2 ) 激活当前浇筑块 的单 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 9 - 0 3 作者简介 ：王超 ( 1 9 8 8 一 ) ，男 ，助理工程师 ，硕士。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王超， 等船闸底板大体积混凝土水管冷却效果影响因素分析 表 1 混凝 土材料 的配合 比 水 ( 总量 水泥 ( 总量 粉煤灰 ( 总量 矿粉 ( 总量 砂 ( 总量 卵石( 总量 外加剂 ( 总量 材料 百分比) k g 百分 比) k g 百分l L ) k g 百分 L L ) k g 百分I E ) k g 百分 t ) k g 百 分比) k g 用量 1 5 4 ( 6 2 6 ) 1 8 0 ( 7 3 2 ) 1 0 7 ( 4 3 5 ) 7 2 ( 2 9 3 ) 8 0 2 ( 3 2 6 0 ) 1 1 4 2 ( 4 6 4 3 ) 2 8 6 ( 0 1 2 ) I 旦 旦 垒 一 ( a ) 混凝土块体 2 0 0 ( b ) 测点A ( c ) 测点B 图 1 混凝土块体及测点( 单位：m m) 元 ；( 3 ) 设定混凝土浇筑初温 ；( 4 ) 施加水化热 ；( 5 ) 施加当前浇筑块 的对流边界条件 ；( 6 ) 冷却水管设定 冷却水初温及流量 ，建立对流关系 ；( 7 ) 计算求解。 2 水管冷却温度场有限元模型验证 为了验证 A N S Y S有限元计算方法的可行性 ，选 取某一模型试验 的实测值与计算模拟值对 比分析。取 某一尺寸为 4 m 2 m1 5 m含 3根冷却水管( 其中 左侧第一 根被压碎 ，不参 与计 算 ) 的 C 4 0混凝 土块 体 ，水管为塑料材质 ，外半径 、壁厚分别为 4 2 c m、 0 2 c m 和 5 1 c m、0 3 c m，其 散 热 系 数 分 别 为 1 4 3 2 4 8 k J ( m 2 h ) 和 1 4 5 8 3 2 k J ( m 2 h o C) ， 通水流速 均为 1 m s ，混 凝土 的绝 热温 升函数表 达 为 ： =0 o ( 1 一e ) ，其中混凝土最终绝热温升 0 o = 4 8 66， =0 75， b=1 7 8。 混凝土块体 的各个侧面分别用不同的保温措施覆 盖，覆盖材料的边缘应适 当延 伸，将混凝 土包 裹严 实， 并与于混凝土内部架设温度计用于测量混凝土内 部特征点的实时温度 ，如 图 1所示 。 利用 A N S Y S计算混凝土前 5 d的实时温度与实 测值对 比，计算误差在 2 5 o C以内，可见计算方法是 1 1 2 可行 的，对 比情况如图 2所示。 3 有限元模型建立 3 1 工程背景 以某船闸工程下 闸首二线上 游 中底板为研究对象，采用分层 浇筑的施工方法 ，浇筑分 四层 ， 浇筑 厚 度 分 别 为 2 m、1 5 m、 3 1 m、0 9 m，开仓 日期分别为 2 0 1 1 年 7月 1 1 13、7月 l d 13、 7月 1 7日和 7月 2 4日，其 中底 板的纵 向长度 2 0 m，横 向宽度 1 7 5 m，高度 7 5 m。底板采用 C 2 5混凝土浇筑，根据混凝土各 组成成 份 的重量 百 分 比进行 估 算 ，修正系数 k =1 0 5 。按重量 百分比加权方法 ，得 到 3 2 时 热学 性 能 ，气 温 为施 工 实 时气 温。混凝土的配合 比及热力学参数分别如表 1和表 2 所列。 表 2 混凝土材料 的热 力学参数 混凝土 导热系数 A 比热容 c 密度 P 标号 k J ( m h) k J( k g )一 k g in一 C 2 5 9 5 4 0 8 0 9 5 5 4 2 4 5 9 8 6 3 2 模 型建 立 模型坐标系的选取以竖直向上为 l ， 正向，顺水流向 下为 正向，垂直水流方向由二线指向一线为 z正向。 工程部位地基为中风化及微风化花岗岩 ，岩性较好。地 基计算范围取 2 5倍结构尺寸大小。有限元网格如图 3 所示 。 水管冷却对流过程的建立如下 ：按照实际尺寸建 立混凝土及基岩的实体模型并划分 网格 、赋予材料属 性及单元类型等 ；在实际存在水管的位置处 ，复制已 经建立的混凝土单元节点， 并直接通过复制好的节点 和在相同位置处 的混凝土节点共 同建 立 F l u i d l 1 6单 元，其中混凝土节点作为附加节点，而复制出来的节 点作为主节点 ，在计算过程中，设置通水流量、水温、 水管尺寸等即可发挥水管与混凝土的对流换热关系。 水利水电技术第4 5卷2 0 1 4年第1期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 时间 h ( a ) Al 点 时问 h ( d ) 气温和水温 p 赠 王超， 等船闸底板大体积混凝土水管冷却效果影响因素分析 ( b ) A2 点 时间 h ( e ) B 2 点 图 2 不 同测点的实时温度对 比 图 3 船闸底板及基岩有限元模型 4 水管冷却法影响因素及效果分析 自 然冷却过程中，由于是夏季施工，外界温度较 水利水电技术第4 5 卷2 0 1 4年第1期 p 赠 时间 h ( C ) Bl 点 时间 h ( f ) B 3 点 高使得混凝土的散热条件不好，混凝土温度的峰值较 高 ，对后续工程的施工及工期造成不利影响。现考虑 大体积混凝土温度控制措施 中应用较为广泛的水管冷 却法对实际工程造成的影响。 混凝土通水冷却降温在实际工程中得到了广泛的 应用 ，但是不同的水管布置方式及水管尺寸、不同的 冷却水流量及冷却水温度对混凝土的影响方式及效果 有所不同。本工程也采用金属水管 ，并按蛇形水管进 行布置。考虑将第一层浇筑过程 中不同的影响因素对 其冷却效果造成的影响作为研究对象 ，利用有限元软 件 A N S Y S进行数值计算 ，分析各 因素的影 响效果及 规律，从而得到更合理的温度控制措施。 4 1 不同冷却水管布置方式对冷却效果的影响 冷却水管的布置方式主要考虑水平布置和竖直布 置两种形式 ，其中包括冷却水管 的长度和间距变化。 混凝土中埋设冷却水管的长度范围即冷却效果 的主要 影响范围，单根冷却水管长度不宜超过 2 0 0 ml 2 J 。冷 1 1 3 如 勰 拍 加 ! 0 嗫 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王超， 等船闸底板大体积混凝土水管冷却效果影响因素分析 却水管在水平向的覆盖范围越广，对冷却混凝土的影 响范围越大 。但是从另一方面而言，单根冷却水管的 长度越长 ，冷却水对水管尾部 附近的混凝土影响越 小 ，冷却水管的长度增加一倍 ，相当于水流量减少一 倍 的效果L 2 J 。因此从 冷却水 管的影 响效果方面考虑 水管的布置。 设置水管的水平间距为 1 m，纵向长度每束 1 6 m， 分别考虑单根水管蛇形布置 7 、8 、9 、1 0条纵向水管 ( 对应水管总长分别为 1 1 8 m、1 3 5 m、1 5 2 m、1 6 9 m) 对冷却效果的影响，其内直径为 3 8 1 1T l l n ，混凝土的材 料屙l生 及外边界条件与无冷却水管时计算相同。分析混 凝土温度场变化 隋况时选取了混凝土结构 中4个具有代 表l 生 的特征点( A、B 、C、D ) 的混凝土温度变化。 水管水平间距为 1 I n时 ，不同水管长度条件下混 凝土结构 中出现的最高温度历时曲线如图 4所示。冷 却水管覆盖 范围内各特 征点的温度历 时 曲线基本重 合 ，且并无明显变化 ，同时最高温度几乎全部出现在 水管末端 附近混凝土以及水管并未覆盖范围，所以单 p 赠 1 1 4 ( a ) 特征点A 赠 p 赠 时间 h 图 4水管不 同长度条件下混凝土温度峰值 纯减小水管长度来考虑经济因素是不可取的。如图 4 所示， 9条和 1 0条纵向水管的布置方式温度峰值历 时曲线基本重合，说明采用 9 条纵向水管的布置方式 浇筑时问 h ( b ) 特征点B 浇筑时间 h ( c ) 特征点C 浇筑时间 h 浇筑时间 h ( d ) 特征点D ( e ) 温度峰值 一水管水平间距O 8 m一水管水平间距1 0 m 1 一水管水平间距l 2 m+水管水平间距l 4 m 图5 不同水平间距时各特征点及峰值温度变化 水利水电技术第4 5卷2 0 1 4年第 1期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 已能较好影响到整个混凝土的温度场 ，故选用 9条纵 向水管的布置方式较优。 水平间距 的变化对混凝 土温度场控制 的效果影 响很大 ，冷却 水 管水平 间距应 满足 0 51 5 m要 求 J ，因此分别考虑水平间距 0 8 m、1 0 m、1 2 m 、 1 4 m条件下混凝土 温度场 的变 化情况 。如 图 5中 A、B两 点温 度 变化 可 以看 出，水 平 间距 的减 小 ， 能够快速降低水管附近的混凝土温度，达到温度控 制的 目的；两个特征点 的温度历时 曲线变化趋 势较 为一致 。由 C、D两点 温度变化 可 以看 出 ，在 空气 散热与水管冷却 的共 同作用下 ，水管进 出水 口处的 混凝 土温度皆有降低 ，C点在通水 一段时 间后 才开 始显示出冷却效果的不同，自由表面的散热对混凝 土的温度场有较大的影响 ，在温升达到峰值 以后水 管冷却 的作用才得到较充分 的发挥 。尾水 口处 附近 混凝土的温度场( D点) 变化则较为复杂，其主要原 因是水平间距的变化同样引起水管长度的变化，使 时问 h ( a ) 特征点A 赠 王超， 等船闸底板大体积混凝土水管冷却效果影响因素分析 得几种不同水平 间距条件下尾水 口的温度控制变化 趋势与前 3个特征点并不 完全一致 。温度 峰值 皆出 现在水管覆盖区以外 ，水平 间距 的减小也对 温度 峰 值有较大 的削减作用 ；水 管间距每减 小 0 2 m，混 凝土温度峰值削减增多 1 o C左右。 4 2 不同冷却水流速对冷却效果的影响 根据参考文献 3 ，在管径一定情况下 ，水管 内 的冷却水流速应足够大 ，使得管内产生紊流才能使得 冷却水 的作用得 到发挥 ( 如是层 流 ，会 降低冷却 效 果) 。工程冷却水管内直径为3 8 1 m m时，冷却水产 生紊流的临界流速为 8 5 c m s ，因此分别考虑当水 流速 为 8 5 c m s 、1 7 c m s 、2 5 5 c m s 、3 4 c m s 、 4 2 5 c m s 、5 1 c m s 、6 0 c m s 、7 0 c m s 时混凝土的 温度场变化 ，同样考虑 4个特征点的温度及温度峰值 的变化情况 ( 见图 6 ) 。 冷却水管长度中间位置附近( A点) 的混凝土降 温效果随着流速的增加有明显的增强 ，混凝土结构的 水利水电技术第4 5卷2 0 l 4年第1期 ( b ) 特征点B 赠 越 赠 时间 h ( c ) 特征点C 时间 h 时间 h ( d ) 特征点D ( e ) 温度峰值 +冷却水流速8 5 c m s +冷却水流速1 7 c m s _ _ 一 冷却水流速2 5 5 c m s 十冷却水流速3 4 c m s _ - 冷却水流速4 2 5 c m s 图6 不同冷却水流量时各特征点及峰值温度变化 1 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王超， 等船闸底板大体积混凝土水管冷却效果影响因素分析 中间位置( B点) 的冷却作用变化却不是很明显，由数 据可知其减小范围都小于0 3，结构中间位置处混 凝土同时受到两个水管进水 口冷却水的共同影响，冷 却条件较好，增加冷却水流量对水管布置较密集位置 处的混凝土并没有进一步的影响。 进水 口处混凝土( C点) 的温度历时曲线并没有 因 为冷却水流速的变化得到明显的变化 ，与混凝土中心 位置处混凝土的变化规律及原 因相 同；而出水 口处混 凝土( D点) 的温度随冷却水流速的增加降低较为明显 ， 说明增加冷却水流速能够增强冷却效果，且增加水流 速对尾水 口处 ( D点) 的混凝土降温作用也得到了加强。 冷却水流速的变化对混凝土温度峰值 的影响作用 较为明显 ，这与上述所示冷却水流速对出水 口和水管 中间位置处温度变化规律相一致； 但是当冷却水流速 增加到3 4 倍临界流速时，继续增加冷却水流速对 温度峰值的削减作用并不明显 。这一规律在水管中间 p 赠 1 1 6 p 趟 赠 时间 h ( a ) 特征点A p 赠 位置处 、出水 口处的混凝土温度 以及冷却水温度的变 化规律中也可以看到。 当冷却水流速较低时，冷却水温度随着混凝土温 升的变化有所升高 ，说明冷却水对混凝土温升的削减 作用发挥充分，降温作用也随流速增加而有所增强。 4 3 不 同冷却水温度对冷却效果的影响 理论上冷却水温度越低 ，冷却水与混凝土温差越 大，冷却效果越好；但过大的温差会在水管周围的混 凝土引起较大的拉应力 ，甚至裂缝 ，通常情况下将混 凝土与水 的温差控制在 2 5以内 J 。在 同一期不 同 位置的混凝土温度不 同，要求用不同温度 的冷却水。 考虑将冷却水初始温度设置为 1 4 、1 7、2 0 、 2 3时温度场的变化 ，同样考虑 4个特征点 的温度 即温度峰值的变化情况( 见图7 ) 。冷却水温度降低使 得水管 中间附近混凝土处( A点) 和混凝土结构中间位 置处混凝土( B点) 幅度降低较大，说明冷却水温度对 时间 h ( b ) 特征点B 赠 p 趟 赡 时间 h ( C ) 特征点C 时间 h 时间 h ( d ) 特征点D ( e ) 温度峰值 +冷却水初温1 4 +一冷却水初温1 7 一 冷却水初温2 O。 C 十冷却水初温2 3 图7 不同冷却水初温时各特征点及温度峰值变化 水利水电技术第 4 5卷2 0 1 4年第 1期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 混凝土前半段的冷却效果具有很明显的影响；随着冷 却水温度的降低 ，进水 口处 ( C点 ) 和出水 口处 的混 凝土 ( D点 ) 温度均有所降低 ，但进水 口处 附近 的混 凝土降低幅度大于出水口。总体来看特征点的温度值 随冷却水初温不同变化不大，主要是由于特征点在靠 近 自由表面的散热条件作用 的共 同影响。温度峰值多 出现在出水 口处 ，冷却水温度的降低对温度峰值的削 减效果的增强不明显。 5 水管冷却法施工过程温度场分析 经过以上对比 分析， 确定适合的水管冷却方案 如 下：每层采用水平间距 1 m布置，m Atk 管长度 1 5 2 m， 共计两根对称布置；其放置的竖直高程分别是 8 4 m、 9 9 m、1 1 8 m、1 3 4 m，共计 4层冷却水管 ，每两层水 时间 h ( a ) 峰值 时间 h ( d ) 第二层中心位置 水利水电技术第4 5卷2 0 1 4年第1期 王超， 等船闸底板大体积混凝土水管冷却效果影响因素分析 管交错布置，水管轴线相互垂直；初始水温 1 7，冷 却水流速采用 4倍临界流速 3 4 e r o Ys 。 每层水管高度处的混凝土中心位置混凝土的温度 历时曲线如图 8所示。可 以看到水管冷却法施工对混 凝土结构的覆盖范围内的特征点均有明显的降温控制 效果 ，各时间段的温度峰值得到了明显的削减，部分 特征点一期冷却后较未布设冷却水管的混凝土降温最多 达到2 5 3 0 左右，对温度峰值的削减最多也有 1 5。 在 自然冷却过程中混凝土最高温度 出现的位置一 般 出现在浇筑层的中心位置或者受上下两层影响较大 的中心点略向上或向下偏移一点位置，在通水冷却 后 ，可能出现在 中心位置 ，也可能出现在尾部的角点 位置 ，主要受水管的距离和外界气温的影响较大。 通水冷却以后，混凝土内部点温度值下降速度较 时间 h ( b ) A点 时间 h ( f ) 第三层中心位置 无水管冷却 一有水管冷却 图 8 各浇筑层 中心位 置历时温度 p 趟 赠 p 赠 时间 h ( c ) B点 ( e ) 第四层中心位置 ( 下转第 1 2 1页) 1 1 7 如 犍 鸵 弘 如 勰 p 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 2江苏水利现代化 综合进程阶段划分 水利现代化 经济社会 水利现代化 水利现代 阶段 发展 阶段 综合进程 化等级 初级产 品( 贫穷 ) 9 O I 为徐州市 、铜 山区、贾汪区 、邳州市、新沂市 ，较符 合徐州市及其 4个 区县 ( 市 ) 的水利现代化实际水平 。 ( 2 ) 改进的投影寻踪模 型评价结果 与权重法评价 结果基本一致 。投影寻踪模型的投影方向是通过模型 优化获得的 ，具有客观性 ，能更好的反映不同评价指 标对水利现代化实现程度的贡献差异 ，比采用相等权 重评分法更为科学合理。 ( 3 ) 改进的投影寻踪水利现代化评 价模型的计算 过程简便 ，并将投影值转 化为水利现代 化 的实现 程 李南， 等基于改进的投影寻踪水利现代化评价模型 度 ，能够直观显示水利现代化等级 ，使用方便 ，值得 推广。 参考文献 ： 1 中国水利现代化研 究课题 组 国家现代 化与水 利现代 化 J 中 国水利 ，2 0 0 4 ( 4) ： 2 4 2 6 2 于纪玉 ，刘方贵 水利现代化 的基本 特征与涵义 J 水利 发 展研究 ，2 0 0 3 ，3 ( 4 )： 3 6 3 7 3 方国华 ，黄显峰 多 目标 决策理论 、方 法及应用 M 北 京 ： 科学出版社 ，2 0 1 1 4 王顺久 ，张欣莉 ，丁晶 ，等 投影寻踪聚类模型及其应用 J 长江科学院院报 ，2 0 0 2 ，1 9 ( 6 )：5 3 5 5 5 金菊 良 遗传算 法在水 资源工程 中的应用研 究 D 成都 ：四 川大学 ，2 0 0 0 6 张志成，代君我国水利现代化评价指标体系的研究 J 中 国农村水利水电 ，2 0 1 1 ( 1 1 ) ： 1 6 4 1 6 7 7 叶健 江苏水利现代化发展进程评估与展望 J 水利发展研 究 ，2 0 1 0，1 0 ( 6 ) ： 1 1 1 4 8 周惠成 ，董 四辉 基于投 影寻踪 的水质 评价模 型 J 水文 ， 2 0 0 5，2 5 ( 4 ) ：1 4 - 1 7 ( 责任编辑郭利娜) ( 上接 第 1 1 7页) 自 然冷却快，且历时温度较自然冷却降低较多，但停 止通水后或会产生温度 回升 ，且厚度越高 回升越多 ， 故应注意浇筑层的厚度。浇筑初期混凝土内部温度分 布极不均匀，水管与邻近水管的混凝土温差较大，容 易产生裂缝 ，所 以应该严 格控制冷却水 温度及流量 等 ；后期混凝土温差主要是内部混凝土与表层混凝土 的温差 ，此时应做好混凝土的养护工作 。 水管进水 口布置在 昆 凝土结构的中 fl , 位置，冷却 水最先与中心点处的混凝土发生对流换热 ，使得冷却 作用得到了充分 的发挥。经过前半程的作用以后 ，水 温与后半段附近混凝土的温度差越来越小 ，使得混凝 土内部的温度更加均匀 ，对控制温度 裂缝 的产生 有 利。混凝土水管冷却法对内部温度场的控制作用比较 明显 ，能够大幅度削减温度值 。施工过程中 ，混凝土 温度与水温相差过大容易在水管周围产生较大的拉应 力 ，在一期冷却过程 中，要考虑新混凝土 ，还要考虑 下层混凝土与冷却水的温差。 6 结论 ( 1 ) 水管水平间距对覆盖范围内的混凝土具有较 明显的影响效果 。每减小 0 2 m水平间距 ，特征点的 温度降低 1 5 3左右，若通过定时变换冷却水流 向，冷却水效果更优 。 水利水电技术第 4 5卷2 0 1 4年第 1期 ( 2 ) 水管覆盖范 围内的混凝土温度随着冷却水流 速的变化有较大的变化。冷却水在 3 4倍临界流速 以内时，增加 1 倍冷却水流速，内部特征点温度降低 0 5 4 5 ；但当增加到超过 34倍水流速时，降 温增强效果很小。文献 5 中规定 ，冷却水流速不宜 小于 0 6 m s ，但本工程中 ，如取 0 6 m s 甚至更多， 虽然能够增强 温度控制效果 ，但是相对于 0 3 4 m s 的增强幅度有 限 ，0 3 4 m s 流速条件下 降温效果 已 经较好 ，故考虑流速只取 0 3 4 m s 。 ( 3 ) 进水 口处附近的混凝土温度变化随冷却水初 温的变化相对较大 ，冷却水温度每降低 3 ，内部特 征点温度降低 0 51 2。 参考文献： 1 郝文化 A N S Y S 土木工程应用实例 M 北京：中国水利水电 出版社 ，2 0 0 5 2 朱 伯芳 大体积混凝土温度应 力与温度控制 M 北京 ：中国 电力出版社 ，1 9 9 8 3 朱伯芳 考虑水管冷 却效果 的混凝 土等效热传 导方程 J 水 利学报 ，1 9 9 1 ( 3 ) ：2 8 - 3 4 4 颉志强，强晟，周君亮 不确定因素影响下的混凝土结构温度 场仿真计算方法 J I8 1 J l l 大学 学报 ( 工程 科学版 ) ，2 0 1 2 ，4 4 ( 3 ) ：7 8 8 5 5 J T S 2 0 2 一l 2 O l 0 ，水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术 规程 s ( 责任编辑郭利娜) 1 2 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m