CN110119585B - 变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析方法及装置。所述方案能够通过对碾压混凝土重力坝所在的不同条件进行分析从而得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响情况。本方案通过创建待分析碾压混凝土重力坝的三维计算模型，配置所述三维计算模型的边界限制条件，并对待分析碾压混凝土重力坝所在地的气象资料进行分析，然后设计不同条件下的分析方案；接着对各个分析方案下已配置的三维计算模型进行计算，得到各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律；最后对分析方案下的三维计算模型的计算结果进行分析，得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响。
Description
技术领域
本申请涉及建筑工程技术领域，具体而言，涉及一种变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析方法及装置。
背景技术
大坝的结构安全是修建大坝必须考虑的因素，修筑大坝的材料一般为混凝土，由于受到环境因素的影响，这些混凝土往往会产生一些裂缝。
其中，温度荷载是大体积混凝土裂缝产生的一个主要因素。现有技术中，在进行混凝土温控防裂计算时，主要是考虑以水泥水化热引起的温度荷载（一般称之为长周期温度荷载）为主，并以此作为制定温控防裂标准。具体地，可以通过采取表面保温措施来以减弱水泥水化热等长周期荷载的影响和昼夜温差、寒潮等短周期温度荷载的影响。然而，在现有技术中并不能准确地确定保温措施的力度或者所需使用的保温材料的厚度。
发明内容
为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的之一在于提供一种变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析方法，所述方法包括：
创建待分析碾压混凝土重力坝的三维计算模型，其中，所述三维计算模型的表面采用网格剖分；
配置所述三维计算模型的边界限制条件，其中，所述三维计算模型的顶面配置第三类温度边界条件，所述三维计算模型的四个侧面配置为绝热边界，所述三维计算模型的底面的应力边界条件配置为三向约束；
对所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气象资料进行分析，得到所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气温信息，所述气温信息包括昼夜温差及寒潮温差；
设计不同配合比混凝土、不同发生龄期、不同的表面保温力度、不同的气温信息下的分析方案；
对各个所述分析方案下已配置的三维计算模型进行计算，得到各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律；
对所述各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律进行分析，得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响。
可选地，在得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响之后，所述方法还包括：
根据当前待分析碾压混凝土重力坝所在地的温度情况，及不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响，确定为处于施工期的待分析碾压混凝土重力坝提供的表面温控策略。
可选地，所述设计不同配合比混凝土、不同发生龄期、不同的表面保温力度、不同的气温信息下的分析方案的步骤包括：
设计不同昼夜温差、不同配合比混凝土、不同发生龄期条件下，在不同的表面保温力度下影响所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土表面应力的分析方案；及
设计同一时间周期下不同寒潮温差、不同配合比混凝土、不同发生龄期条件下，在不同的表面保温力度下影响所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土表面应力的分析方案。
可选地，所述对各个所述分析方案下已配置的三维计算模型进行计算的步骤包括：
计算在不同昼夜温差或不同寒潮温差条件下，不同发生龄期的所述待分析碾压混凝土重力坝在不同表面保温力度下的表面应力。
可选地，所述方法还包括：
计算不同发生龄期的所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土材料抗拉强度；
根据混凝土材料抗拉强度与所述待分析碾压混凝土重力坝的表面应力，计算所述待分析碾压混凝土重力坝的安全系数，以根据所述安全系数评估所述待分析碾压混凝土重力坝的表面开裂风险。
可选地，计算表面应力的公式如下：
其中，为表面应力，为降温历时，为混凝土导热系数，为混凝土表面放热系数；为混凝土线膨胀系数；为混凝土泊松比；为导温系数；为气温降幅；为不同龄期的混凝土弹性模量，为混凝土密度，为龄期，、、、及为中间参量。
本申请的另一目的在于提供一种变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析装置，所述装置包括创建模块、配置模块、第一分析模块、设计模块、计算模块和第二分析模块；
所述创建模块用于创建待分析碾压混凝土重力坝的三维计算模型，其中，所述三维计算模型的表面采用网格剖分；
所述配置模块用于配置所述三维计算模型的边界限制条件，其中，所述三维计算模型的顶面配置第三类温度边界条件，所述三维计算模型的四个侧面配置为绝热边界，所述三维计算模型的底面的应力边界条件配置为三向约束；
所述第一分析模块用于对所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气象资料进行分析，得到所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气温信息，所述气温信息包括昼夜温差及寒潮温差；
所述设计模块用于设计不同配合比混凝土、不同发生龄期、不同的表面保温力度、不同的气温信息下的分析方案；
所述计算模块用于对各个所述分析方案下已配置的三维计算模型进行计算，得到各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律；
所述第二分析模块用于对所述各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律进行分析，得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响。
可选地，所述装置还包括确定模块，所述确定模块用于在得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响之后，
根据当前待分析碾压混凝土重力坝所在地的温度情况，及不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响，确定为处于施工期的待分析碾压混凝土重力坝提供的表面温控策略。
可选地，所述设计模块表具体用于：
设计不同昼夜温差、不同配合比混凝土、不同发生龄期条件下，在不同的表面保温力度下影响所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土表面应力的分析方案；及
设计同一时间周期下不同寒潮温差、不同配合比混凝土、不同发生龄期条件下，在不同的表面保温力度下影响所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土表面应力的分析方案。
可选地，所述计算模块具体用于：
计算在不同昼夜温差或不同寒潮温差条件下，不同发生龄期的所述待分析碾压混凝土重力坝在不同表面保温力度下的表面应力。
相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：
本方案中，通过创建待分析混凝土重力坝的三维计算模型以及配置所述三维计算模型的边界限制条件，获得碾压混凝土重力坝所在地的气温信息，然后设计不同条件下的分析方案，根据各个分析方案对三维计算模型进行计算，得到各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律，从而获得不同变换温度载荷对待分析碾压混凝土重力坝的影响。本申请实施例中，由于在配置分析方案时，会配置不同的气温信息，因此基于不同分析方案对三维计算模型的温度和应力的空间分布规律进行分析时，能够得出不同气温信息对碾压混凝土重力坝的影响，以便根据该影响为碾压混凝土重力坝制定不同的表面温控策略，以防止碾压混凝土重力坝表面开裂。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本申请实施例提供的用于运行本申请实施方法的分析设备的结构示意框图；
图2是本申请实施例提供的变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析方法的流程示意图一；
图3是本申请实施例提供的网格剖分后的三维计算模型的示意图；
图4是本申请实施例提供的大坝的配合比和主要热学参数表；
图5是本申请实施例提供的周期温度变化计算条件表；
图6是本申请实施例提供的15℃和20℃昼夜温差对应的温度变化情况；
图7是本申请实施例提供的6℃和15℃寒潮温差对应的温度变化情况；
图8是R90C15碾压混凝土昼夜温差时表面最大拉应力；
图9a-图9d是本申请实施例中昼夜温差为15℃表面采取不同保温措施时拉应力沿深度分布图；
图10a-10d是本申请实施例中昼夜温差为20℃表面采取不同保温措施时拉应力沿深度分布图；
图11是R90C15碾压混凝土遭遇寒潮时表面最大拉应力表；
图12a-12d是本申请实施例中温度骤降为6℃、表面采取不同保温措施时拉应力沿深度分布图；
图13a-13d是本申请实施例中温度骤降为15℃、表面采取不同保温措施时拉应力沿深度分布图；
图14是本申请实施例提供的变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析方法的流程示意图二；
图15本申请实施例提供的变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析的装置的结构示意框图。
图标：100-分析设备；110-分析装置；111-创建模块；112-配置模块；113-第一分析模块；114-设计模块；115-计算模块；116-第二分析模块；117-确定模块；120-存储器；130-处理器。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
对于大坝等大体积混凝土而言，虽然从美国的胡佛大坝建成开始，已发展了一套温度控制和裂缝防止的理论体系，也形成了一套混凝土温控防裂方法和措施，例如改善混凝土配合比、增加混凝土抗裂能力、减小约束程度、控制最高温度和降温速率等等，但国内外的诸多大坝的混凝土还是或多或少地产生了裂缝，坝工界的现状仍然是“无坝不裂”。碾压混凝土筑坝技术在我国获得了迅速的发展，根据已建碾压混凝土坝经验，只要配合比设计合理、温控防裂措施合适、施工质量控制得到保证，碾压混凝土坝不逊色于常态混凝土坝。但碾压混凝土坝均会出现不同程度的坝体渗漏，很多都是上游面劈头裂缝或者仓面裂缝，严重影响着结构的安全。
温度荷载是大体积混凝土裂缝产生的一个主要因素，现有的混凝土温控防裂计算主要是考虑以水泥水化热引起的温度荷载（一般称之为长周期温度荷载）为主，以此作为制定温控防裂标准。除了长周期温度荷载，温度荷载在很大程度上还受到昼夜温差和寒潮等外部环境温度的变化（短周期温度荷载），也就是说，短周期温度荷载也会导致混凝土产生裂缝，尤其是表面裂缝。这些表面的裂缝会对混凝土的外观、质量、蓄水和安全产生影响。现在的技术中，不能反映日气温变化对混凝土表面的影响，也不能反映不同的日变化幅度对混凝土表面的影响深度和影响幅度。表面保温是防止短周期温度荷载的最有效方法，因为表面保温能够减弱水泥水化热等长周期荷载的影响，还能够削减昼夜温差和寒潮等短周期冷击，是国内外工程普遍采用的防裂措施。但是保温措施力度多大，或者说保温材料使用多厚，工程实际中一般根据经验公式来得到，但是，保温能改善短周期荷载影响的深度、削减的温度变化幅度、降低的温度应力大小，都是经验公式所不能得到的。鉴于此，发明人提出一种变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析方法，用于分析短周期温度荷载对混凝土表面的影响深度、削减的温度变化幅度和改善的温度应力状况。
需要说明的是本实施例中，在不做特殊说明的情况下，所述发生龄期均是指的龄期。
请参见图1，图1是本申请实施例提供的用于运行本申请实施方法的分析设备100的结构示意框图，分析设备100可以是具有数据处理能力的计算机设备（比如，PC机），所述设备包括分析装置110（变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析方法的分析装置）、存储器120和处理器130，所述存储器120与所述处理器130通信连接，所述分析装置110以软件或固件的形式存储于所述存储器120或固化在变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的设备的操作系统中的软件功能模块。所述处理器130用于运行所述存储器120中存储的可执行模块。
请参见图2，图2为变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析方法的流程示意图，所述方法包括步骤S110-步骤S160。
步骤S110，创建待分析碾压混凝土重力坝的三维计算模型，其中，所述三维计算模型的表面采用网格剖分。
具体地，可以先创建待分析碾压混凝土重力坝的三维计算模型，然后再对所述三维计算模型进行网格剖分得到新的三维计算模型。
在剖分时，可以按照实际需要来选择剖分尺寸，例如，将模型上表面的网格剖分得较密，网格最小单元尺寸可以是0.5cm，在远离模型上表面的模型上，网格的尺寸逐渐变大。其中，按照上述方式剖分后的三维计算模型（50m（长）×30m（宽）×20m（高））的示意图如图3所示。在该三维计算模型中，剖分的单元采用六面体等参单元，模型共剖分50681个单元，62162个节点。
本实施例可以将三维计算模型待分析的表面分为多个单元，获得新的三维计算模型以便于后续处理。
步骤S120，配置所述三维计算模型的边界限制条件，其中，所述三维计算模型的顶面配置第三类温度边界条件，所述三维计算模型的四个侧面配置为绝热边界，所述三维计算模型的底面的应力边界条件配置为三向约束。
仍然以上述三维计算模型为例，对上述三维计算模型的边界限制条件进行配置，使得上述三维计算模型的顶面配置为第三类温度边界条件，四个侧面为绝热边界，底面与地基连接。地基底部的应力边界条件为三向约束，地基四周为单向法向约束。
本实施例用于对待分析碾压混凝土重力坝的三维计算模型的属性参数进行配置。
以某主体混凝土为R90C15W4F50的大坝为例，可以根据该大坝的具体情况为该大坝的三维计算模型配置边界条件。其中，该大坝的配合比和主要热学参数见图4。
步骤S130，对所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气象资料进行分析，得到所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气温信息，所述气温信息包括昼夜温差及寒潮温差。
仍然以上述大坝为例，结合该大坝所在地的气象特征，分析得出该大坝所处环境的昼夜温差和寒潮常规变化范围（寒潮温差）。其中，大坝所处环境的昼夜温差包括15℃、20℃昼夜温差（也就是说昼夜温差为15℃或者20℃）及寒潮温差包括两天6℃、15℃的（也就是两天降温6℃或者15℃）。
其中，昼夜温差是指的昼夜的最大温差，寒潮温差是指的一个时间周期内的最大温差。例如，计算寒潮温差的一个时间周期的时间长度可以是2-4天内的任意一个时间长度。
步骤S140，设计各种混凝土配合比、发生龄期、表面保温力度、气温信息下的分析方案。也就是说，设计不同配合比混凝土、不同发生龄期、不同的表面保温力度、不同的气温信息下的分析方案。
可选地，本实施例中，步骤S140的具体步骤为：设计不同昼夜温差、不同配合比混凝土、不同发生龄期条件下，在不同的表面保温力度下影响所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土表面应力的分析方案；及
设计同一时间周期下不同寒潮温差、不同配合比混凝土、不同发生龄期条件下，在不同的表面保温力度下影响所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土表面应力的分析方案。
以R90C15W4F5混凝土为例，首先配置如图5中所示的不同混凝土龄期和不同表面保护措施（表面保温力度）等20种工况条件，然后再将每种工况条件再分别与15℃、20℃的昼夜温差分别结合，便得到两种昼夜温差下的共40种分析方案。将每种工况条件再分别与，寒潮温差6℃和15℃分别结合，便得到两种寒潮温差的共40种分析方案。其中，15℃和20℃昼夜温差对应的温度变化情况如图6所示。其中，6℃和15℃寒潮温差值对应的温度变化情况如图7所示。
本实施例用于获得各种不同组合条件下的分析方案，即各种不同的大坝在不同温度变换情况下的分析方案。
步骤S150，根据各分析方案获取配置三维计算模型的温度和应力的空间分布规律。
具体地，对各个所述分析方案下已配置的三维计算模型进行计算，得到各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律。
可选地，所述对各个所述分析方案下已配置的三维计算模型进行计算的步骤包括：
计算在不同昼夜温差或不同寒潮温差条件下，不同发生龄期的所述待分析碾压混凝土重力坝在不同表面保温力度下的表面应力。
在昼夜温差15℃、20℃下分别计算上述表2中各个工况条件下的表面应力，则可以获得昼夜温差15℃、20℃对应各个工况条件的表面应力，计算的结果如图8所示，是R90C15碾压混凝土昼夜温差时表面最大拉应力，其单位为：MPa。
在该方案中，在15℃昼夜温差下，R90C15碾压混凝土不同龄期，昼夜温差15℃时拉应力沿深度分布如图9a、图9b、图9c和图9d所示。可见，随着混凝土深度的变深，应力也越来越小。
在该例子中，昼夜温差对混凝土表层的影响范围在0.8~1.0m。
在20℃昼夜温差下，R90C15碾压混凝土不同龄期昼夜温差20℃时拉应力沿深度分布如图10a、图10b、图10c和图10d所示。可见，随着混凝土深度的变深，应力也越来越小。从图8、图9a-图9d和图10a-图10d中可知，在无表面保护措施的情况下，R90C15碾压混凝土遭遇15℃和20℃昼夜温差时，最大表面应力分别为1.26MPa和1.68MPa；采取不同的表面保温措施后，最大表面应力水平有不同程度的下降，当表面保温措施的保温力度达到≤3kJ/(m2.h.℃)时，混凝土的最大表面应力可降至0.13~0.17MPa。温度应力削减幅度明显。昼夜温差对混凝土表层的影响范围在0.8~1.0m。
在两天降温6℃和两天降温15℃的寒潮温差下分别计算图5中各个工况条件下的表面应力，则可以获得寒潮温差6℃和15℃对应各个工况条件的表面应力，计算的结果如图11所示，图11是R90C15碾压混凝土昼夜温差时表面最大拉应力。
在该方案中，在6℃寒潮温差下，R90C15碾压混凝土不同龄期寒潮温差6℃时拉应力沿深度分布如图12a、图12b、图12c和图12d所示。可见，随着混凝土深度的变深，应力也越来越小。
在该方案中，在15℃寒潮温差下，R90C15碾压混凝土不同龄期寒潮温差15℃时拉应力沿深度分布如图13a、图13b、图13c和图13d所示。可见，随着混凝土深度的变深，应力也越来越小。
从图11、图12a-图12d和图13a-图13d中可知，在无表面保护措施的情况下，R90C15碾压混凝土遭遇6℃寒潮温差，最大表面应力为1.50MPa，遭遇15℃寒潮温差，最大表面应力为3.76MPa；采取不同的表面保温措施后，最大表面应力水平有不同程度的下降，当表面保温措施的保温材料的≤3kJ/(m2.h.℃)时，遭遇6℃寒潮，混凝土的最大表面应力可降至0.31MPa，遭遇15℃寒潮，混凝土的最大表面应力可降至0.77MPa。寒潮对混凝土表层的影响范围在1.6~1.4m。
可选地，本实施例中，计算表面应力的公式如下：
其中，为表面应力，为降温历时，为混凝土导热系数，为混凝土表面放热系数；为混凝土线膨胀系数；为混凝土泊松比；为导温系数；为气温降幅；为不同龄期的混凝土弹性模量，为混凝土密度，为龄期，、、、及为中间参量。
步骤S160，获取不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响。
具体地，对所述各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律进行分析，得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响。
可选地，在得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响之后，所述方法还包括：根据当前待分析碾压混凝土重力坝所在地的温度情况，及不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响，确定为处于施工期的待分析碾压混凝土重力坝提供的表面温控策略。
本实施例用于根据待分析碾压混凝土重力坝所处环境的实际温度情况以及不同变化温度荷载对该重力坝的影响，来确定该重力坝的表面温控策略。
请参照图14，可选地，所述方法还包括步骤S210和步骤S220。
步骤S210，计算不同发生龄期的所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土材料抗拉强度。
步骤S220，获取所述待分析碾压混凝土重力坝的表面开裂风险。
具体地，根据混凝土材料抗拉强度与所述待分析碾压混凝土重力坝的表面应力，计算所述待分析碾压混凝土重力坝的安全系数，以根据所述安全系数评估所述待分析碾压混凝土重力坝的表面开裂风险。
具体的，计算所述安全系数的公式为：
其中，表示混凝土材料表面的抗拉强度，表示长时间的温度荷载产生的表面应力，表示昼夜温差产生的表面应力，表示寒潮温差产生的表面应力。
本实施例中，在确定为处于施工期的待分析碾压混凝土重力坝提供的表面温控策略前，还可以先对保温层的保温效果进行分析，获得保温层的保温效果。本方案中，由于在前述过程中，采用有限元法对三维计算模型进行分析。在采用有限元法模拟保温层时，由于保温层本身比较薄，一般不到10cm，因此，可以将较薄的保温层单元等效为较厚的保温层单元，然后进行保温层的保温效果分析。
本实施例中，采用有限元法模拟保温层时，由于保温层的材料厚度相对较薄，一般不到10cm，因此，本实施例中，还可以通过参数等效换算，将较薄的保温层单元等效为较厚的保温层单元，然后进行保温层的保温效果分析。以下对保温层等效分析的过程进行详细介绍：
计算保温板吸收的热量，具体的计算公式为：
其中：为比热；为密度；为表面面积；为保温板厚度；为温度变化值。
两种保温层下，、、、均相等，故有，即与成反比。C1为第一种保温板的比热容，δ1为第一种保温板的厚度，C2为第二种保温板的比热容，δ2为第二种保温板的厚度。
保温材料等效放热系数：
其中：为保温层导热系数；为保温板厚度；为混凝土在空气中的表面散热系数，为中间参数。
两种保温层下，和分别相等，故有，即与成正比。
需要说明的是，本申请实施例中相同的符号，在不做特殊说明的情况下，均是代表相同的含义。
请参见图15，图15为本申请实施例提供的一种变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析装置110，所述装置包括创建模块111、配置模块112、第一分析模块113、设计模块114、计算模块115和第二分析模块116。所述分析装置110包括一个可以软件或固件的形式存储于所述存储器中或固化在所述图像处理设备的操作系统（operating system，OS）中的软件功能模块。
所述创建模块111用于创建待分析碾压混凝土重力坝的三维计算模型，其中，所述三维计算模型的表面采用网格剖分。
本实施例中的创建模块111用于执行步骤S110，关于所述创建模块111的具体描述可参照对所述步骤S110的描述。
所述配置模块112用于配置所述三维计算模型的边界限制条件，其中，所述三维计算模型的顶面配置第三类温度边界条件，所述三维计算模型的四个侧面配置为绝热边界，所述三维计算模型的底面的应力边界条件配置为三向约束。
本实施例中的配置模块112用于执行步骤S120，关于所述配置模块112的具体描述可参照对所述步骤S120的描述。
所述第一分析模块113用于对所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气象资料进行分析，得到所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气温信息，所述气温信息包括昼夜温差及寒潮温差。
本实施例中的第一分析模块113用于执行步骤S130，关于所述第一分析模块113的具体描述可参照对所述步骤S130的描述。
所述设计模块114用于设计不同配合比混凝土、不同发生龄期、不同的表面保温力度、不同的气温信息下的分析方案。
本实施例中的设计模块114用于执行步骤S140，关于所述设计模块114的具体描述可参照对所述步骤S140的描述。
所述计算模块115用于对各个所述分析方案下已配置的三维计算模型进行计算，得到各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律。
本实施例中的计算模块115用于执行步骤S150，关于所述计算模块115的具体描述可参照对所述步骤S150的描述。
所述第二分析模块116用于对所述各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律进行分析，得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响。
本实施例中的第二分析模块116用于执行步骤S160，关于所述第二分析模块116的具体描述可参照对所述步骤S160的描述。
可选地，所述装置还包括确定模块117，所述确定模块117用于在得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响之后，根据当前待分析碾压混凝土重力坝所在地的温度情况，及不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响，确定为处于施工期的待分析碾压混凝土重力坝提供的表面温控策略。
本申请实施例通过计算温度变化，并结合具体工程所在地的气温日变化情况，可以得出实际气温日变化对混凝土表面的影响深度，以及采取表面保温措施后削减的温度变化幅度和改善的温度应力状况。对混凝土工程的安全设计和施工具有重要参考价值。
以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析方法，其特征在于，所述方法包括：
创建待分析碾压混凝土重力坝的三维计算模型，其中，所述三维计算模型的表面采用网格剖分；在进行剖分时，在远离模型上表面的模型上，网格的尺寸逐渐变大；
配置所述三维计算模型的边界限制条件，其中，所述三维计算模型的顶面配置第三类温度边界条件，所述三维计算模型的四个侧面配置为绝热边界，所述三维计算模型的底面的应力边界条件配置为三向约束；
对所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气象资料进行分析，得到所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气温信息，所述气温信息包括昼夜温差及寒潮温差；
设计不同昼夜温差、不同配合比混凝土、不同发生龄期条件下，在不同的表面保温力度下影响所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土表面应力的分析方案；及
设计同一时间周期下不同寒潮温差、不同配合比混凝土、不同发生龄期条件下，在不同的表面保温力度下影响所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土表面应力的分析方案；对各个所述分析方案下已配置的三维计算模型进行计算，得到各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律；
对所述各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律进行分析，得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响之后，所述方法还包括：
根据当前待分析碾压混凝土重力坝所在地的温度情况，及不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响，确定为处于施工期的待分析碾压混凝土重力坝提供的表面温控策略。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对各个所述分析方案下已配置的三维计算模型进行计算的步骤包括：
计算在不同昼夜温差或不同寒潮温差条件下，不同发生龄期的所述待分析碾压混凝土重力坝在不同表面保温力度下的表面应力。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
计算不同发生龄期的所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土材料抗拉强度；
根据混凝土材料抗拉强度与所述待分析碾压混凝土重力坝的表面应力，计算所述待分析碾压混凝土重力坝的安全系数，以根据所述安全系数评估所述待分析碾压混凝土重力坝的表面开裂风险。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，计算表面应力的公式如下：
其中，为表面应力，为降温历时，为混凝土导热系数，为混凝土表面放热系数；为混凝土线膨胀系数；为混凝土泊松比；为导温系数；为气温降幅；为不同龄期的混凝土弹性模量，为混凝土密度，为龄期，、、、及为中间参量。
6.一种变化温度荷载对碾压混凝土重力坝影响的分析装置，其特征在于，所述装置包括创建模块、配置模块、第一分析模块、设计模块、计算模块和第二分析模块；
所述创建模块用于创建待分析碾压混凝土重力坝的三维计算模型，其中，所述三维计算模型的表面采用网格剖分；在进行剖分时，在远离模型上表面的模型上，网格的尺寸逐渐变大；
所述配置模块用于配置所述三维计算模型的边界限制条件，其中，所述三维计算模型的顶面配置第三类温度边界条件，所述三维计算模型的四个侧面配置为绝热边界，所述三维计算模型的底面的应力边界条件配置为三向约束；
所述第一分析模块用于对所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气象资料进行分析，得到所述待分析碾压混凝土重力坝所在地的气温信息，所述气温信息包括昼夜温差及寒潮温差；
所述设计模块用于设计不同昼夜温差、不同配合比混凝土、不同发生龄期条件下，在不同的表面保温力度下影响所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土表面应力的分析方案；及设计同一时间周期下不同寒潮温差、不同配合比混凝土、不同发生龄期条件下，在不同的表面保温力度下影响所述待分析碾压混凝土重力坝的混凝土表面应力的分析方案；
所述计算模块用于对各个所述分析方案下已配置的三维计算模型进行计算，得到各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律；
所述第二分析模块用于对所述各个所述分析方案下三维计算模型的温度和应力的空间分布规律进行分析，得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括确定模块，所述确定模块用于在得到不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响之后，
根据当前待分析碾压混凝土重力坝所在地的温度情况，及不同变化温度荷载对待分析碾压混凝土重力坝的影响，确定为处于施工期的待分析碾压混凝土重力坝提供的表面温控策略。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：
计算在不同昼夜温差或不同寒潮温差条件下，不同发生龄期的所述待分析碾压混凝土重力坝在不同表面保温力度下的表面应力。
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