混凝土坝冷却水管冷却效果研究现状及趋势

在混凝土坝中利用冷却水管中循环冷水来降低混凝土内部水泥的水化热温升,是混凝土坝温度控制的最有效措施。通过对混凝土坝开裂、裂缝的类型、产生的原因、危害和混凝土坝温度控制及冷却水管仿真计算研究现状的分析,论述了混凝土坝中冷却水管仿真计算的研究方向。     

大体积混凝土冷却水管优化研究

冷却水管能够有效的降低大体积混凝土温度应力,其中冷却水管的各项参数起着决定性作用.利用三维有限元计算分析浇筑过程中坝段的温度变化,主要考虑了冷却水管与混凝土之间的热量交换、冷却水管沿程温度的逐渐变化,通过选择不同参数的冷却水管,对混凝土内部温度变化进行详细的计算分析.结果表明:冷却水管的排布型式、通水温度、时间,对混凝土温度有着显著的影响,合理选择各项参数能够有效降低混凝土内部温度梯度,减小温度应力从而预防温度裂缝的产生,对大体积混凝土的温控防裂有着积极的意义.     

冷却水管在泄洪闸闸墩施工期温控中的应用

施工期通冷却水可降低大体积混凝土早期水化热,是成熟的冷却方法,闸墩结构中应用较少.本文结合白沙水库溢洪道闸墩结构中的冷却水管降温方案的设计,通过对水管冷却的热工计算,分析冷却水管冷却的降温幅度,对比相同施工环境条件下是否采用冷却水管的实际温度变化过程,表明水管冷却在泄洪闸闸墩施工期温度控制中使用可有效降低混凝土温度峰值,对闸墩结构的防裂具有重要意义.     

基于ANSYS Workbench的混凝土冷却水管优化

为研究大体积混凝土冷却水管的间距及管径对降温效果的影响,利用ANSYS Workbench分析软件对埋设冷却水管的混凝土浇筑块模型进行温度场与温度应力场的仿真计算,并对埋设方案中的管间距、管径进行目标驱动优化分析,得出工程设计允许范围内的优化方案.     

大体积混凝土施工期冷却水管埋设形式的优化

采用冷却水管通水冷却是大体积混凝土坝施工期主要温控措施,而冷却水管埋设布置形式对混凝土内部温度和应力的影响较为显著.利用有限元热流耦合精细算法,考虑了冷却水管中水流与混凝土之间的相互对流热交换机制,真实反映冷却水管附近温度梯度,对冷却水管在仓面上采用不同的布置方式时混凝土内部的温度和应力分布进行详细计算分析.结果表明:相比传统的水管埋设布置方式,采用冷却水管双循环的布置方式更能充分发挥水管冷却作用,且能有效改善混凝土内部的温度和应力分布,降低混凝土内部的温度梯度,对大体积混凝土温控防裂有较为积极的意义.     

大体积混凝土基础的水管冷却温度场研究

针对大体积混凝土基础,进行混凝土浇筑后的温度场有限元分析,研究分析了冷却水管水平间距、竖向间距、入模温度与冷却水入管温度之差、水管长度、冷却水流量、混凝土基础厚度等参数对混凝土最高温度的影响.通过数值计算结果的回归,建立了大体积混凝土基础最高温度的实用估算公式,该公式与相关实测数据及分析结果相吻合,对大体积混凝土基础施工具有参考价值.研究结果表明,冷却水管的间距及水管长度对混凝土基础最高温度的影响最大.     

不同材质水管温控防裂对比分析

埋设冷却水管是常用的混凝土温控措施之一.对不同材质的冷却水管的温控防裂效果进行研究后发现:铁管的冷却效果最好,但容易出现管壁混凝土应力问题且花费较高,钢丝网塑料复合管冷却效果次之,HDPE管最差.在工程实践中要根据工程现场的实际情况经过精细的仿真计算分析来确定所需水管、合理的水管层距和间距及冷却过程.     

混凝土水管冷却试验与计算及应用研究

针对混凝土冷却水管温度场有限单元法,进行了一个室内混凝土温升试验和计算对比研究。结果表明,该算法在理论上是严密可靠的。同时,将该算法直接运用于一高碾压混凝土重力坝的温控研究中,认为在碾压混凝土坝中,埋设冷却水管仍然是一种效果好、操作简单、灵活易调整、适应性强、质量易保证且又相对经济的温控措施,特别适合坝体内部的削峰降温。     

冷却水管位置对碾压混凝土拱坝温度场的影响

依据碾压混凝土坝的材料特性,考虑混凝土的绝热温升随龄期的变化和分层浇筑、夏季停工、外界气温变化、表面保温及蓄水等因素,采用三维有限元浮动网格法对碾压混凝土拱坝在不同部位布置冷却水管的方案进行了施工期至运行期温度场全过程仿真分析。计算结果证明：冷却水管布置范围从△↓1299m-△↓1327m变为△↓1275m-△↓1293m,冷却水管的布置范围减小,坝中心所出现的最大温度值明显降低,冷却作用显著。     

大体积混凝土冷却管的设计

本文分析总结了承台大体积混凝土的施工,重点从温升计算、增设冷却水管等降温控制措施加以描述,总结出大体积混凝土冷却管的设计与施工的要点及关键。     

基于改进微粒群算法的带有软水管的混凝土热学参数反分析

埋设冷却水管是常用的混凝土温控措施之一,塑料质水管由于铺设快捷、接头方便、价格便宜而得到广泛应用,但其在温控防裂分析计算中热分析参数很难确定.根据曹娥江大闸施工现场实测的温度值,利用改进微粒群算法对大闸混凝土温度场进行反演计算,并将计算值和实测值进行对比,分析计算结果的合理性,得到反映混凝土热学性能的参数.反演结果表明,微粒群算法作为一种优化算法,具有收敛速度快、效果好等特点.     

蛇形冷却水管水温变化对水管冷却效果的影响

根据管道中恒定平行层流的泊松方程和热传导理论,采用三维有限元仿真方法,对含有冷却水管的混凝土坝的冷却水管中水温的变化规律进行了研究,分析及算例结果表明：水管中径向和轴向均有变化,但其变化值不大,对水管冷却的整体效果影响很小。     

贯流式泵站施工期的温控防裂对策研究

针对泵站结构施工期易开裂的问题,阐述了裂缝成因,提出了相应的防止措施.得出早期的内外温差和外部约束是产生表面裂缝的主要原因.采用了表面保温、水管冷却及设置砌体等方法来防止墩墙混凝土产生温度裂缝.利用水管冷却混凝土温度场和应力场的三维有限单元精确算法,对某大型贯流式泵站墩墙结构的施工期温控防裂进行了仿真计算,结果显示计算方法精确、防裂效果良好,对此类工程具有一定的参考价值.     

混凝土结构施工中采用冷却水管减少裂缝效果及机理分析

为了控制混凝土浇筑后所产生大量的水化热量,消散混凝土内部聚集的热量。采用数值模拟的方法,对混凝土内部温度较高位置添加不同距离的降温水管,将内部不易散失的热量,通过循环的水带走,减小内外温差,并结合现场试验进行论证。结果表明:在混凝土内部设置降温水管,流动的水可以带走一部分混凝土中由于水化热作用产生的热量,明显有效地降低混凝土内部的温度,减小内外温差;降温水管间距布置为1 m时混凝土最高温度为37℃左右,而间距布置为2 m时混凝土最高温度为60℃左右,前者小于后者,布置间距越小降温越明显;间距布置为1 m时的主拉应力为0.003 5 MPa小于间距布置为2 m的主拉应力2.1 MPa,且小于混凝土的极限拉应力2.0 MPa,有效的抑制混凝土中温度裂缝的产生,达到控制的目的。     

异形大体积混凝土水化热研究及仿真分析

为了研究异形大体积混凝土在施工过程中的温度及应力变化规律,同时验证防止异形混凝土结构开裂的设计合理性。以龙游县景观云桥某异形大体积混凝土桥墩为工程背景,通过是否考虑冷却管对结构水化热的影响,利用大型有限元软件分别建立有限元模型进行仿真分析,研究结构内部温度沿厚度方向的时变规律,并对有无冷却管的结构温度场及应力场进行对比分析。结果表明:在浇筑过程中,结构中心部位温度先升后降,且伴随混凝土龄期的发展,混凝土内部高温区域逐渐缩小,且由起始浇筑中心位置逐渐沿厚度方向向下移动。结构早期应力由内外温差引起,且集中于外表面。异形桥墩内部温度场与常规形状桥墩分布变化规律基本相同,并且内部温度略低于后者。通过布置冷却管,能有效降低结构水化热,减小温度应力,有效控制表面温度裂缝的产生。     

大口径无缝钢管淬火冷却均匀性影响因素

根据目前无缝钢管常用的外表面常压管射流与内表面轴向喷射冷却方式,采用有限元分析软件ANSYS对大口径钢管淬火过程温度场进行数值模拟.分析了钢管的管径、钢管的旋转速度及内喷射冷却介质——水的浸润角对钢管径向冷却均匀的影响.结果表明:在大管径条件下,管径对冷却均匀影响不大;钢管的旋转速度不低于60 r.min-1,水的浸润角为270°左右时,钢管径向冷却均匀较好.     

浅谈大体积混凝土温度裂缝控制措施

大体积混凝土施工的技术关键是降低胶凝材料的水化热,以降低混凝土的绝热升温,减少混凝土内外温差,控制温度应力,从而达到控制混凝土开裂的目的。以无锡市红星桥工程为例,从混凝土材料优选、施工及布设冷却管等方面入手,对有效地控制混凝土内外温差进行了分析,详细介绍了冷却管在大体积混凝土施工中的要点。     

水闸闸墩施工期温度场和应力场的仿真计算分析

结构的内外温差、基础温差是混凝土结构施工期易开裂的主要原因,为此,结合混凝土温度场、应力场的基本原理和水管冷却的精确算法,通过三维有限单元法对施工期某水闸闸墩进行仿真计算,分析闸墩混凝土施工期温度场、应力场的时空变化规律,得出在温降阶段闸墩门槽处是裂缝容易出现的地方．计算结果表明,表面保温和内部水管降温相结合的温控措施既能减小结构的内外温差又能降低结构的基础温差,具有良好的防裂效果,且模板外面贴保温板的保温方法能使混凝土表面的施工质量得到明显改观,值得应用推广．     

基于灰色关联度的高炉冷却壁整体优化

基于灰色关联度分析方法,研究了高炉冷却壁冷却水管半径、冷却水管间距、水管距热面距离 、冷却壁壁体厚度等对冷却壁热面最高温度和热应力的影响。综合冷却壁结构优化分析,得到冷却壁最优结构尺寸组合是：水管半径20mm、水管间距为220mm,水管距热面距离为90mm和冷却壁壁体厚度125mm。