CN109164852B - 一种大体积混凝土自适应温度与应力控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大体积混凝土自适应温度与应力控制方法，该方法对先后施工的同一大体积混凝土的多块相同的子混凝土结构或先后施工多块相同的大体积混凝土结构进行控制，具体包括以下步骤：施工第1块混凝土结构，获取第1块混凝土结构的现场实测数据和设计数据；以获取的数据及规范值或工程经验值为基础条件进行有限元模型迭代，识别出有限元模型参数；基于上一步获取的有限元模型参数进行有限元计算，获取用于控制下一块待施工的混凝土结构的控制参数，直至所有混凝土结构均施工完成。与现有技术相比，本发明解决大体积混凝土温度控制中存在的各种难题，通过自适应方法建立精准的控制模型，实现大体积混凝土温度与应力的自适应控制。
Description
技术领域
本发明属于土木工程建设领域，尤其是涉及一种大体积混凝土自适应温度与应力控制方法，尤其适用于同一结构分块施工以及相同设计先后施工的大体积混凝土结构的温度与应力控制。
背景技术
大体积混凝土温度与裂缝控制是土木工程领域常见问题之一，目前已有控制方法是将温度控制在事先制定的指标范围内进行控制，由于构件热量参数、水化速率、材料参数、外界环境存在大量的不确定性，常规的控制方法不能反映真实的温度与应力发展情况。
中国专利CN103485542A公开了大体积混凝土水化热温度测控系统及方法，通过连接循环冷却水系统、中央控制器、变频器、温度传感器和计算机，识别指标变化，对冷却水的流量进行调控。上述专利仅调控冷却水流量，未实现对实施中实际参数的识别或修正，其控制建立在不精确的模型基础上。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大体积混凝土自适应温度与应力控制方法，以解决大体积混凝土温度控制中存在的结构型式千差万别、材料属性随机分布、施工环境多变的难题，通过自适应方法建立精准的控制模型，实现大体积混凝土的温度与应力的自适应控制。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种大体积混凝土自适应温度与应力控制方法，该方法对先后施工的同一大体积混凝土的多块相同的子混凝土结构或先后施工多块相同的大体积混凝土结构进行控制，具体包括以下步骤：
1)施工第1块混凝土结构，获取第1块混凝土结构的现场实测数据和设计数据；
2)以步骤1)获取的数据及规范值或工程经验值为基础条件进行有限元模型迭代，识别出有限元模型参数；
3)令N＝2；
4)基于上一步获取的有限元模型参数进行有限元计算，获取用于控制第N块待施工的混凝土结构的控制参数；
5)以步骤4)获取的控制参数控制第N块混凝土结构的施工过程；
6)在第N块混凝土结构施工后，获取第N块混凝土结构的现场实测数据和设计数据；
7)根据第1至第N-1块获得的有限元模型参数得到修正后的有限元模型参数，以修正后的有限元模型参数和步骤6)获取的数据为基础条件进行有限元模型迭代，获得本次迭代的有限元模型参数；
8)令N＝N+1，返回步骤4)，直至所有混凝土结构均施工完成。
进一步地，施工第1块混凝土结构前，以规范值或工程经验值为迭代初始条件进行有限元模型迭代和计算，获取第1块混凝土结构的控制参数。
进一步地，所述现场实测数据包括混凝土内部与表面温度、混凝土内部与表面应变、大气温度与风速及辐射条件、管冷流速与温度以及混凝土配合比。
进一步地，进行有限元模型迭代时，以计算结果与实测的与混凝土内部与表面温度间误差在2％以内、计算结果与混凝土内部与表面应变间误差在5％以内为迭代终止条件。
进一步地，所述有限元模型参数包括绝热温升参数、导热系数、水化速率方程、比热容参数、外覆模板表面对流系数方程、外露表面对流系数方程、材料收缩发展曲线和管冷对流系数方程。
进一步地，所述控制参数包括最高温与环境温差限值、里表温差限值、表环温差限值、层间温差限值和降温速率限值。
进一步地，所述步骤5)中，根据控制参数控制第N块混凝土结构的施工过程时采用的控制措施包括：改变入模温度、改变缓凝时间、改变表面覆盖厚度、改变防风范围、改变管冷温度与流速、改变停水时机和/或改变拆模时机。
进一步地，所述步骤7)中，通过将第1至第N-1块获得的有限元模型参数建立回归方程，获得修正后的有限元模型参数，N>1。
与现有技术相比，本发明有以下优点及有益效果：
(1)通过现场实测与有限元模型迭代的方式，根据工程项目的结构特征、材料特征、环境特征自动调整各项控制参数与边界条件，使大体积混凝土的温度与应力控制与工程项目各参数的统计分布特征以及结构特征自动适应，能够取得最佳的控制效果。
(2)本发明在第N(N>1)块有限元模型迭代时，采用根据前几块参数修正后的有限元参数作为初始条件，提高了有限元模型迭代的效率，进一步提高了施工控制效率。
(3)本发明在第1块实施前及实施后，以规范或工程经验取值作为初始迭代条件进行有限元模型迭代，提高了迭代效率。
(4)本发明能够有效解决大体积混凝土温度控制中存在的结构型式千差万别、材料属性随机分布、施工环境多变的难题。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种大体积混凝土自适应温度与应力控制方法，该方法适用于对先后施工的同一大体积混凝土的多块相同的子混凝土结构或先后施工多块相同的大体积混凝土结构进行控制，具体包括以下步骤：
步骤s1，施工第1块混凝土结构前，以规范值或工程经验值为迭代初始条件进行有限元模型迭代和计算，获取第1块混凝土结构的控制参数。根据得到的控制参数施工第1块混凝土结构，获取第1块混凝土结构的现场实测数据和设计数据。
现场实测数据包括混凝土内部与表面温度、混凝土内部与表面应变、大气温度与风速及辐射条件、管冷流速与温度以及混凝土配合比。
步骤s2，以步骤s1获取的数据及规范值或工程经验值为基础条件进行有限元模型迭代，识别出有限元模型参数。
进行有限元模型迭代时，以计算结果与实测的与混凝土内部与表面温度间误差在2％以内、计算结果与混凝土内部与表面应变间误差在5％以内为迭代终止条件。获得的有限元模型参数包括绝热温升参数、导热系数、水化速率方程、比热容参数、外覆模板表面对流系数方程、外露表面对流系数方程、材料收缩发展曲线和管冷对流系数方程。
步骤s3，令N＝2。
步骤s4，基于上一步获取的有限元模型参数采用现有有限元软件进行有限元计算，获取用于控制第N块待施工的混凝土结构的控制参数，包括最高温与环境温差限值、里表温差限值、表环温差限值、层间温差限值和降温速率限值。
步骤s5，以步骤s4获取的控制参数控制第N块混凝土结构的施工过程，施工过程中控制的内容包括入模温度、缓凝时间、表面覆盖厚度、防风范围、管冷温度与流速、停水时机、拆模时机等。
步骤s6，在第N块混凝土结构施工后，获取第N块混凝土结构的现场实测数据和设计数据。
步骤s7，根据第1至第N-1块获得的有限元模型参数得到修正后的有限元模型参数，以修正后的有限元模型参数和步骤s6获取的数据为基础条件进行有限元模型迭代，获得本次迭代的有限元模型参数。
修正过程具体为：通过将第1至第N-1块获得的有限元模型参数建立回归方程，获得修正后的有限元模型参数。
步骤s8，令N＝N+1，返回步骤s4，直至所有混凝土结构均施工完成。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明专利。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明专利不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明专利的揭示，不脱离本发明专利范畴所做出的改进和修改都应该在本发明专利的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种大体积混凝土自适应温度与应力控制方法，其特征在于，该方法对先后施工的同一大体积混凝土的多块相同的子混凝土结构或先后施工多块相同的大体积混凝土结构进行控制，具体包括以下步骤：
1)施工第1块混凝土结构，获取第1块混凝土结构的现场实测数据和设计数据，所述现场实测数据包括混凝土内部与表面温度、混凝土内部与表面应变、大气温度与风速及辐射条件、管冷流速与温度以及混凝土配合比；
2)以步骤1)获取的数据及规范值或工程经验值为基础条件进行有限元模型迭代，识别出有限元模型参数，所述有限元模型参数包括绝热温升参数、导热系数、水化速率方程、比热容参数、外覆模板表面对流系数方程、外露表面对流系数方程、材料收缩发展曲线和管冷对流系数方程；
3)令N＝2；
4)基于上一步获取的有限元模型参数进行有限元计算，获取用于控制第N块待施工的混凝土结构的控制参数；
5)以步骤4)获取的控制参数控制第N块混凝土结构的施工过程；
6)在第N块混凝土结构施工后，获取第N块混凝土结构的现场实测数据和设计数据；
7)根据第1至第N-1块获得的有限元模型参数得到修正后的有限元模型参数，以修正后的有限元模型参数和步骤6)获取的数据为基础条件进行有限元模型迭代，获得本次迭代的有限元模型参数；
8)令N＝N+1，返回步骤4)，直至所有混凝土结构均施工完成；
所述步骤7)中，通过将第1至第N-1块获得的有限元模型参数建立回归方程，获得修正后的有限元模型参数，N>1。
2.根据权利要求1所述的大体积混凝土自适应温度与应力控制方法，其特征在于，施工第1块混凝土结构前，以规范值或工程经验值为迭代初始条件进行有限元模型迭代和计算，获取第1块混凝土结构的控制参数。
3.根据权利要求1所述的大体积混凝土自适应温度与应力控制方法，其特征在于，进行有限元模型迭代时，以计算结果与实测的与混凝土内部与表面温度间误差在2％以内、计算结果与混凝土内部与表面应变间误差在5％以内为迭代终止条件。
4.根据权利要求1所述的大体积混凝土自适应温度与应力控制方法，其特征在于，所述控制参数包括最高温与环境温差限值、里表温差限值、表环温差限值、层间温差限值和降温速率限值。
5.根据权利要求1所述的大体积混凝土自适应温度与应力控制方法，其特征在于，所述步骤5)中，根据控制参数控制第N块混凝土结构的施工过程时采用的控制措施包括：改变入模温度、改变缓凝时间、改变表面覆盖厚度、改变防风范围、改变管冷温度与流速、改变停水时机和/或改变拆模时机。
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