CN110377981A - 一种数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法 - Google Patents

一种数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，首先在混凝土敏感位置布置温度和应力传感器，接着赋予混凝土热学参数初值，再基于粒子群算法反馈分析混凝土热力学参数；根据三维非稳定温度场的控制方程、徐变应力场的控制方程计算未来4‑7天的混凝土内部温度预测值和应力预测值；最后根据所求的应力预测值对大体积混凝土采取防裂措施。本发明提供的方法计算结果更精确，根据预测的未来混凝土温度和应力发展趋势，调整混凝土防裂措施，使防裂效果达到最好。

Description

一种数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土防裂方法，尤其涉及一种数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法。
背景技术
水工建筑物多为大体积混凝土结构，在施工过程中经常发生的质量通病是混凝土裂缝。裂缝问题不仅影响工程的耐久性和使用寿命，也严重威胁着混凝土结构的安全稳定运行。
早期混凝土中的水化反应会产生大量的热，使混凝土结构温度升高。施工期间，对一般的混凝土结构而言，尤其是环境温度相对较低的混凝土结构，其内部温度一般较高而表面附近混凝土的温度较低，内部相对较高的升温使其膨胀较大，而表面相对内部表现为“相对收缩”，此时混凝土内部产生压应力而表面产生拉应力。因此，在混凝土结构浇筑早期，当环境温度较低且对结构不进行保温时，结构表面容易出现裂缝。
随着社会的进步和发展，现代混凝土在向高强度、高耐久性和高效发展的同时，水泥细度不断减小，高效减水剂及各种磨细掺合料的使用，这些措施增加了混凝土的早期水化放热和收缩，导致大体积混凝土的裂缝问题更加严重。大体积混凝土水工建筑物如果不采取混凝土防裂措施出现较为严重的裂缝问题的可能性很大。
现有混凝土防裂措施包括通水冷却、覆盖保温及洒水养护等，但是此类措施并不能做到实时掌握混凝土内部温度以及应力的变化情况，也不能根据预测的未来混凝土温度和应力发展趋势，来调整混凝土防裂措施，使防裂效果达到最好。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种将现场检测与数字化计算相结合的混凝土防裂方法。
技术方案：本发明所述的一种数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，包括步骤：
(1)将温度传感器和应力传感器设置在混凝土内部敏感部位进行现场的实时监测，通过数据采集设备采集温度和应力数据，并定时传输到终端，由终端根据温度和应力的历史监测数据，结合工程实际设定监测数据的误差范围，去除因电测传感器的系统误差和随机误差，造成的超过误差范围内的数据；
(2)确定初始混凝土热力学五个参数初值，包括表面热交换系数β；混凝土的绝热温升θ；单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量q，导温系数α，导热系数k；
根据每天现场实测的混凝土内部温度和环境温度，采用基于粒子群算法的直接反分析方法对五个混凝土热学参数初值进行反馈分析，找到最符合实际的混凝土热学参数组合重新计算混凝土温度值，使混凝土内部温度仿真结果与实际测量结果相同；
(4)根据反馈计算得出的混凝土热学参数组合，计算未来4-7天的混凝土内部温度预测值和应力预测值；
(5)根据步骤(4)中的混凝土内部应力预测值，并且根据不同标号的混凝土允许的最大主拉应力值，检查已浇筑混凝土，提出可行的大体积混凝土防裂措施。
进一步地，步骤(1)中，所述温度传感器采用DW-1型差动电阻式温度计。
进一步地，步骤(1)中，所述应力传感器采用DI-10型差动电阻式应变计。
进一步地，步骤(1)中，所述温度传感器的设置步骤包括：
(101)对混凝土工程常规温度监测部位建立有限元分析模型；
(102)底部混凝土结构浇筑前，根据历史监测数据，在常规温度监测部位设置温度传感器，并获取其回传的温度值
(103)由三维非稳定温度场的控制方程反馈分析热学参数；所述三维非稳定温度场的控制方程为：
其中，x、y、z分别表示工程图纸的长度、宽度、高度方向；Ω为计算区域；Γ2为第二类边界条件面；Γ3为第三类边界条件面；β为表面热交换系数，单位kJ/(m2·h·℃)；T为混凝土温度；Ta为外界环境温度；θ为混凝土的绝热温升，单位℃；q为单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量，单位为kJ/(kg·h)；τ为时间，a为导温系数，单位为m2/h；k为导热系数，单位kJ/(m2·h·℃)；
(104)以步骤(103)中五个混凝土热学参数的初值β、θ、q、α、k顺序记作向量的第1-5个元素；
将三维非稳定温度场的控制方程化简为：m＝1,…,5，m为元素序号；
(105)设立目标函数为混凝土实测温度与计算温度的差值；
(106)基于粒子群算法对5个混凝土热学参数进行优化，将优化后的热学参数组合带入步骤(103)，更新获得计算温度与实测温度相同的热学参数组合
(107)根据步骤(106)更新后的热学参数组合通过三维非稳定温度场的控制方程，计算出底部混凝土结构温度场分布云图，将温度传感器设置在分布云图中内部温度最高区域、温度梯度变化较大区域及典型散热表面区域的待浇筑的上部混凝土结构中。
进一步地，步骤(1)中，所述应力传感器的设置步骤包括：
根据在首先浇筑的底部混凝土结构中设置的应力传感器传递回来的应力测量结果，由徐变应力场控制方程计算出底部混凝土结构应力场分布云图，根据分布云图中内部应力较大区域、应力梯度变化较大区域及典型表面区域位置，设置后浇筑的上部混凝土结构应力传感器；所述徐变应力场控制方程为：
[K]{Δδn}＝{ΔPn}L+{ΔPn}T+{ΔPn}C+{ΔPn}o+{ΔPn}s
{Δεn}＝[B]{Δδn}
其中，[K]为刚度矩阵；n表示荷载增量步数；{ΔPn}L表示外荷载引起的节点荷载增量；{ΔPn}T表示为温变引起的节点荷载增量；{ΔPn}C表示为徐变引起的节点荷载增量；{ΔPn}o表示为自生体积变形引起的节点荷载增量；{ΔPn}s表示为干缩变形起的节点荷载增量；{Δεn}表示为应变增量；[B]表示为几何矩阵；{Δδn}表示为位移增量。{Δσn}表示为Δtn时段内的应力增量；表示为弹性矩阵；{Δεn}表示为应变增量；表示为温度应变增量；表示为干缩应变增量；表示为自生体积应变增量；{ηn}表示为徐变应变常量。
进一步地，步骤(1)中，所述的数据采集设备设置在施工现场实地，不影响施工的位置；采用FWC2000型安全监测自动化装置，包括FWC2010数据采集装置和无线传输装置；其中，FWC2010数据采集装置用于采集监测数据，无线传输装置用于将监测数据定时传输到终端。
进一步地，步骤(3)包括：
(31)对已浇筑混凝土结构建立有限元分析模型；
(32)赋予混凝土材料表面热交换系数β，混凝土的绝热温升θ，单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量q，导温系数α，导热系数k这五个混凝土热学参数的初值，以向量来表示；
(33)布置在已浇筑混凝土的温度传感器测量得到的温度，用表示；
(34)根据混凝土热学参数初值，基于步骤(101)中的三维非稳定温度场的控制方程计算得出混凝土温度：
其中，x、y、z分别表示工程图纸的长度、宽度、高度方向；Ω为计算区域；Γ2为第二类边界条件面；Γ3为第三类边界条件面；β为表面热交换系数，单位kJ/(m2·h·℃)；T为混凝土温度；Ta为外界环境温度；θ为混凝土的绝热温升，单位℃；q为单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量，单位为KJ/(kg·h)；τ为时间；a为导温系数，单位为m2/h；k为导热系数，单位kJ/(m2·h·℃)；
(35)将上述公式化简为：
(36)设立目标函数为混凝土实测温度与计算温度的差值；
(37)基于粒子群算法对5个混凝土热学参数进行优化，获得计算温度与实测温度相同热学参数的组合
进一步地，所述步骤(4)包括：
(41)根据步骤(102)中三维非稳定温度场的控制方程，通过天气预报给出的外界环境温度预测值计算未来4-7天的混凝土内部温度预测值u：
(42)根据温度预测值u计算出温变引起的节点荷载增量
ΔTn＝u-Tn-1
其中，ΔTn为时段内的变温大小；Tn-1为第n-1时刻的温度值；αT为线胀系数；ΔR为计算区域；为温度应变增量；[B]T为几何矩阵的逆矩阵；为弹性矩阵；
(43)根据徐变应力场的控制方程，计算未来4-7天的混凝土应力预测值：
[K]{Δδn}＝{ΔPn}L+{ΔPn}T+{ΔPn}C+{ΔPn}o+{ΔPn}s
{Δεn}＝[B]{Δδn}
其中，{ΔPn}L表示外荷载引起的节点荷载增量；表示为温变引起的节点荷载增量；{ΔPn}C表示为徐变引起的节点荷载增量；{ΔPn}o表示为自生体积变形引起的节点荷载增量；{ΔPn}s表示为干缩变形起的节点荷载增量；{Δεn}表示为应变增量；[B]表示为几何矩阵；{Δδn}表示为位移增量。{Δσn}表示为Δtn时段内的应力增量；{Δεn}表示为应变增量；表示为温度应变增量；表示为干缩应变增量；表示为自生体积应变增量；{ηn}表示为徐变应变常量。
进一步地，步骤(5)中，所述防裂措施包括：表面降温、表面保温、冷却水管内部降温；
优选地，所述表面降温包括仓面喷雾、铺膜防热辐射设施、人工风冷。
有益效果：本发明具有以下有益效果：
1、基于三维非稳定温度场的控制方程和徐变应力控制方程进行温度和应力值计算，计算结果准确；
2、将粒子群优化算法应用于混凝土防裂领域，解决了现有技术因混凝土热学参数组合取值不够精确而导致准确度不够的问题；
3、通过实时掌握混凝土内部温度以及应力的变化，并根据预测的未来混凝土温度和应力发展趋势，来调整混凝土防裂措施，以获得好的防裂效果。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明实施例在船闸混凝土浇筑施工应用流程图；
图3为左岸上闸首底板传感器布置立面图；
图4为右岸上闸首底板传感器布置立面图；
图5为左岸下闸首底板传感器布置立面图；
图6为3月9日至4月27日左岸上闸首中底板测点温度曲线图；
图7为3月24日至4月27日左岸上闸首左边底板测点温度曲线图；
图8为温度预报和应力预报计算闸首有限元网格示意图；
图9为5月23日左岸上闸首典型断面第一主应力分布示意图；
图10为左岸上闸首典型点第一主应力随时间变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
请参见图1，其示出了本发明所述的数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法流程图；本实施例流程图如图2所示。在船闸内部敏感部位布置温度传感器和应力传感器，并在不影响施工的部位安装数据采集设备，传感器布置位置如图3-5所示。
船闸温度传感器采用DW-1型差动电阻式温度计，布置在混凝土工程常规温度监测部位，包括左岸上闸首中底板中心上表面、中间及下表面；左岸上闸首边底板；右岸上闸首中底板上表面及底板中部后浇带两侧；左岸下闸首中底板中心位置；左岸下闸首边底板中心上表面、中间及下表面。
所述温度传感器的设置步骤包括：
(101)对混凝土工程常规温度监测部位建立有限元分析模型；
(102)获取设置在常规温度监测部位的温度传感器其回传的温度值
(103)由三维非稳定温度场的控制方程反馈分析热学参数；所述三维非稳定温度场的控制方程为：
其中，x、y、z分别表示工程图纸的长度、宽度、高度方向；Ω为计算区域；Γ2为第二类边界条件面；Γ3为第三类边界条件面；β为表面热交换系数，单位kJ/(m2·h·℃)；T为混凝土温度；Ta为外界环境温度；θ为混凝土的绝热温升，单位℃；q为单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量，单位为kJ/(kg·h)；τ为时间，a为导温系数，单位为m2/h；k为导热系数，单位kJ/(m2·h·℃)；
(104)以步骤(103)中五个混凝土热学参数的初值β、θ、q、α、k顺序记作向量的第1-5个元素；
将三维非稳定温度场的控制方程化简为：m＝1，...，5，m为元素序号；
(105)设立目标函数为混凝土实测温度与计算温度的差值；
(106)基于粒子群算法对5个混凝土热学参数进行优化，将优化后的热学参数组合带入步骤(103)，更新获得计算温度与实测温度相同的热学参数组合
(107)根据步骤(106)更新后的热学参数组合通过三维非稳定温度场的控制方程计算出底部混凝土结构温度场分布云图，将温度传感器设置在分布云图中内部温度最高区域、温度梯度变化较大区域及典型散热表面区域的待浇筑的上部混凝土结构中，即混凝土结构中的敏感部位。
船闸应力传感器采用DI-10型差动电阻式应变计，布置位置包括左岸上闸首中底板上表面、右岸上闸首上表面、左岸下闸首中底板上表面。
所述应力传感器的设置步骤包括：
根据在首先浇筑的底部混凝土结构中设置的应力传感器传递回来的应力测量结果，由徐变应力场控制方程计算出底部混凝土结构应力场分布云图，根据分布云图中内部应力较大区域、应力梯度变化较大区域及典型表面区域位置，设置后浇筑的上部混凝土结构应力传感器；所述徐变应力场控制方程为：
[K]{Δδn}＝{ΔPn}L+{ΔPn}T+{ΔPn}C+{ΔPn}o+{ΔPn}s
{Δεn}＝[B]{Δδn}
其中，n表示荷载增量步数，计算中即为时间；{ΔPn}L表示外荷载引起的节点荷载增量；{ΔPn}T表示为温变引起的节点荷载增量；{ΔPn}C表示为徐变引起的节点荷载增量；{ΔPn}o表示为自生体积变形引起的节点荷载增量；{ΔPn}s表示为干缩变形起的节点荷载增量；{Δεn}表示为应变增量；[B]表示为几何矩阵；{Δδn}表示为位移增量。{Δσn}表示为Δtn时段内的应力增量；表示为弹性矩阵；{Δεn}表示为应变增量；表示为温度应变增量；表示为干缩应变增量；表示为自生体积应变增量；{ηn}表示为徐变应变常量。所述外荷载指混凝土重力等外部荷载。
数据采集设备由预埋在混凝土内的导线与温度传感器、应力传感器相连接，采用FWC2000型安全监测自动化装置(包括FWC2010数据采集装置和无线传输装置)，现场实时监测并且通过无线传输将监测数据定时传输到驻地的计算机中，从而进行数据的可靠性分析，尽量精确掌握混凝土温度变化的第一手资料，为混凝土内部应力预测奠定基础。
采用直接反分析方法对混凝土热学参数初值进行反馈分析。所述混凝土热学参数初值包括：表面热交换系数β；混凝土的绝热温升θ；单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量q，导温系数α，导热系数k。各混凝土热学参数取值范围如下表1所示。
表1
所述直接反分析法具体实施步骤如下：
(31)在有限元仿真分析软件内建立已浇筑混凝土结构的有限元网格模型；
(32)赋予混凝土材料表面热交换系数β，混凝土的绝热温升θ，单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量q，导温系数α，导热系数k这五个混凝土热学参数的初值，以来表示；
(33)布置在已浇筑混凝土的温度传感器测量得到的温度，用表示；
(34)根据混凝土热学参数初值，基于三维非稳定温度场的控制方程计算得出混凝土温度所述三维非稳定温度场的控制方程为：
其中，Ω为计算区域；Γ2为第二类边界条件面；Γ3为第三类边界条件面；β为表面热交换系数，单位kJ/(m2·h·℃)；T为混凝土温度；Ta为外界环境温度；θ为混凝土的绝热温升，单位℃；q为单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量，单位为KJ/(kg·h)；τ为时间，a为导温系数，单位为m2/h；k为导热系数，单位kJ/(m2·h·℃)；
(35)将上述公式化简为：
(36)设立目标函数为混凝土实测温度与计算温度的差值；
(37)基于粒子群算法对5个混凝土热学参数进行优化，获得计算温度与实测温度相同热学参数的组合
步骤(37)中所述粒子群算法包括：
(371)设定粒子群算法的参数：粒子数S＝30，学习因子C1＝C2＝2，算法最大迭代次数itmax＝1000或收敛精度ξ＝0.1，粒子的速度范围[Vmin，Vmax]；随机初始化多点的位置Xi及速度Vi，设第i个粒子此时的位置Xi处于某一维时的个体最好位置为每个粒子的Pwi，从个体值中找出全局极值，记录该最好值为gw。
(372)评价每一个粒子：基于有限元分析计算粒子的适应值(即满足目标函数以及约束条件)，若好于该粒子的当前个体极值，则将个体极值Pwi设置为该粒子的位置如果所有粒子的个体极值中最好的好于当前全局极值，则将gw设置为该粒子的位置更新全局极值。
(373)粒子状态的更新：用下面两式对每个粒子的速度和位置进行更新。
如果将其设置为Vmax；如果将其设置为Vmin。
式中下标i代表第i个粒子，下标j代表速度或位置的第j维，上标k代表迭代次数，和分别是第i个粒子Pi在第k次迭代中第j维的速度和位置；r1和r2是介于[0，1]之间的随机数；是粒子Pi在第j维的个体极值的坐标；是群体在第j维全局极值的坐标。
(373)检验是否符合结束条件：如果当前的迭代次数达到了预先设定的最大次数itmax，或最终结果小于预定收敛的精度ξ要求，则停止迭代，输出最优解；否则转至步骤(372)继续搜索。
图3中ZDBT-1、ZDBT-2、ZDBT-3为在左岸上闸首中底板上表面，中间及下表面布置的温度传感器；ZDBY-1为布置在左岸上闸首中底板上表面的横河向应变计；BDBT-4、BDBT-5、BDBT-6为在左岸上闸首边底板布置的3个温度传感器。-3.3表示为左岸上闸首中底板上表面海拔为-3.3m。
图4中YZDBT-1为右岸上闸首上表面布置的温度传感器；YZDBT-2、YZDBT-3为布置在底板中部后浇带两侧温度传感器；YZDBY-1为布置在右岸上闸首中底板上表面的横河向应变计；YBDBY-2为布置在右岸上闸首边底板上表面的横河向应变计；-3.3表示为右岸上闸首中底板上表面海拔为-3.3m。
图5中ZZDBT-1为左岸下闸首中底板中心布置的温度传感器；ZZDBY-1为在左岸下闸首中底板上表面布置的横河向应变计；ZZDBT-1、ZZDBT-2、ZZDBT-3为在左岸下闸首中底板上表面，中间及下表面布置的温度传感器；-3.3表示为左岸下闸首中底板上表面海拔为-3.3m。
请参见图6，其示出了3月9日至4月27日左岸上闸首中底板测点温度图。图中，ZDBT-1、ZDBT-2、ZDBT-3为在左岸上闸首中底板上表面，中间及下表面布置的温度传感器测量的温度值。
请参见图7，其示出了3月24日至4月27日左岸上闸首左边底板测点温度图。图中，BDBT-4、BDBT-5、BDBT-6为在左岸上闸首边底板布置的3个温度传感器测量的温度值。通过调整混凝土热学参数，使每天的计算成果均保证有足够的精度。
根据反馈计算得出的混凝土热学参数组合，分别根据三维非稳定温度场的控制方程、徐变应力场的控制方程计算未来4-7天的混凝土内部温度预测值和应力预测值。
请参见图8，其示出了船闸闸首有限元网格图。采用有限单元法，根据温度预报和应力预报预测施工期未来4-7天的混凝土内部应力值以及混凝土内部温度值。5月23日左岸上闸首典型断面第一主应力分布如图9所示。左岸上闸首典型点第一主应力随时间变化情况如图10所示。
根据混凝土内部应力值的预测成果，发现已浇筑混凝土可能会出现的质量问题，提出可行的船闸防裂措施。现场可供选择的船闸防裂措施主要有：表面降温(包括仓面喷雾、铺膜防热辐射设施、人工风冷等)、表面保温、冷却水管内部降温等具体措施。根据温度应力预报成果，确定优化控制方案，并通过简报形式提供给业主、设计和施工单位。
本发明不局限于上述实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，其特征在于，包括步骤：
(1)将温度传感器和应力传感器设置在混凝土内部敏感部位进行现场的实时监测，通过数据采集设备采集温度和应力数据，并定时传输到终端，由终端根据温度和应力的历史监测数据，结合工程实际设定监测数据的误差范围，去除因电测传感器的系统误差和随机误差，造成的超过误差范围内的数据；
(2)确定初始混凝土热力学五个参数初值，包括表面热交换系数β；混凝土的绝热温升θ；单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量q，导温系数α，导热系数k；
(3)根据每天现场实测的混凝土内部温度和环境温度，采用基于粒子群算法的直接反分析方法对五个混凝土热学参数初值进行反馈分析，找到最符合实际的混凝土热学参数组合重新计算混凝土温度值，使混凝土内部温度仿真结果与实际测量结果相同；
(4)根据反馈计算得出的混凝土热学参数组合，计算未来4-7天的混凝土内部温度预测值和应力预测值；
(5)根据步骤(4)中的混凝土内部应力预测值，并且根据不同标号的混凝土允许的最大主拉应力值，检查已浇筑混凝土，提出可行的大体积混凝土防裂措施。
2.根据权利要求1所述的数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，其特征在于：步骤(1)中，所述温度传感器采用DW-1型差动电阻式温度计。
3.根据权利要求1所述的数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，其特征在于：步骤(1)中，所述应力传感器采用DI-10型差动电阻式应变计。
4.根据权利要求1所述的数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，其特征在于：步骤(1)中，所述温度传感器的设置步骤包括：
(101)对混凝土工程常规温度监测部位建立有限元分析模型；
(102)底部混凝土结构浇筑前，根据历史监测数据，在常规温度监测部位设置温度传感器，并获取其回传的温度值
(103)由三维非稳定温度场的控制方程反馈分析热学参数；所述三维非稳定温度场的控制方程为：
其中，x、y、z分别表示工程图纸的长度、宽度、高度方向；Ω为计算区域；Γ2为第二类边界条件面；Γ3为第三类边界条件面；β为表面热交换系数，单位kJ/(m2·h·℃)；T为混凝土温度；Ta为外界环境温度；θ为混凝土的绝热温升，单位℃；q为单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量，单位为kJ/(kg·h)；τ为时间，a为导温系数，单位为m2/h；k为导热系数，单位kJ/(m2·h·℃)；
(104)以步骤(103)中五个混凝土热学参数的初值β、θ、q、α、k顺序记作向量的第1-5个元素；
将三维非稳定温度场的控制方程化简为：m为元素序号；
(105)设立目标函数 为混凝土实测温度与计算温度的差值；
(106)基于粒子群算法对5个混凝土热学参数进行优化，将优化后的热学参数组合带入步骤(103)，更新获得计算温度与实测温度相同的热学参数组合
(107)根据步骤(106)更新后的热学参数组合通过三维非稳定温度场的控制方程，计算出底部混凝土结构温度场分布云图，将温度传感器设置在分布云图中内部温度最高区域、温度梯度变化较大区域及典型散热表面区域的待浇筑的上部混凝土结构中。
5.根据权利要求1所述的数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，其特征在于：步骤(1)中，所述应力传感器的设置步骤包括：
根据在首先浇筑的底部混凝土结构中设置的应力传感器传递回来的应力测量结果，由徐变应力场控制方程计算出底部混凝土结构应力场分布云图，根据分布云图中内部应力较大区域、应力梯度变化较大区域及典型表面区域位置，设置后浇筑的上部混凝土结构应力传感器；所述徐变应力场控制方程为：
[K]{Δδn}＝{ΔPn}L+{ΔPn}T+{ΔPn}C+{ΔPn}O+{ΔPn}S{Δεn}＝[B]{Δδn}
其中，[K]为刚度矩阵；n表示荷载增量步数；{ΔPn}L表示外荷载引起的节点荷载增量；{ΔPn}T表示为温变引起的节点荷载增量；{ΔPn}C表示为徐变引起的节点荷载增量；{ΔPn}O表示为自生体积变形引起的节点荷载增量；{ΔPn}S表示为干缩变形起的节点荷载增量；{Δεn}表示为应变增量；[B]表示为几何矩阵；{Δδn}表示为位移增量；{Δσn}表示为Δtn时段内的应力增量；表示为弹性矩阵；{Δεn}表示为应变增量；表示为温度应变增量；表示为干缩应变增量；表示为自生体积应变增量；{ηn}表示为徐变应变常量。
6.根据权利要求1所述的数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的数据采集设备设置在施工现场实地，不影响施工的位置；采用FWC2000型安全监测自动化装置，包括FWC2010数据采集装置和无线传输装置；其中，FWC2010数据采集装置用于采集监测数据，无线传输装置用于将监测数据定时传输到终端。
7.根据权利要求1所述的数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，其特征在于，步骤(3)包括：
(31)对已浇筑混凝土结构建立有限元分析模型；
(32)赋予混凝土材料表面热交换系数β，混凝土的绝热温升θ，单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量q，导温系数α，导热系数k这五个混凝土热学参数的初值，以向量来表示；
(33)布置在已浇筑混凝土的温度传感器测量得到的温度，用表示；
(34)根据混凝土热学参数初值，基于步骤(101)中的三维非稳定温度场的控制方程计算得出混凝土温度：
其中，x、y、z分别表示工程图纸的长度、宽度、高度方向；Ω为计算区域；Γ2为第二类边界条件面；Γ3为第三类边界条件面；β为表面热交换系数，单位kJ/(m2·h·℃)；T为混凝土温度；Ta为外界环境温度；θ为混凝土的绝热温升，单位℃；q为单位重量水泥在单位时间内放出的水化热量，单位为KJ/(kg·h)；τ为时间；a为导温系数，单位为m2/h；k为导热系数，单位kJ/(m2·h·℃)；
(35)将上述公式化简为：
(36)设立目标函数 为混凝土实测温度与计算温度的差值；
(37)基于粒子群算法对5个混凝土热学参数进行优化，获得计算温度与实测温度相同热学参数的组合
8.根据权利要求1所述的数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：
(41)根据步骤(103)中三维非稳定温度场的控制方程，通过天气预报给出的外界环境温度预测值计算未来4-7天的混凝土内部温度预测值u：
(42)根据温度预测值u计算出温变引起的节点荷载增量
ΔTn＝u-Tn-1
其中，ΔTn为时段内的变温大小；Tn-1为第n-1时刻的温度值；αT为线胀系数；ΔR为计算区域；为温度应变增量；[B]T为几何矩阵的逆矩阵；为弹性矩阵；
(43)根据徐变应力场的控制方程，计算未来4-7天的混凝土应力预测值：
[K]{Δδn}＝{ΔPn}L+{ΔPn}T+{ΔPn}C+{ΔPn}O+{ΔPn}S{Δεn}＝[B]{Δδn}
其中，{ΔPn}L表示外荷载引起的节点荷载增量；表示为温变引起的节点荷载增量；{ΔPn}C表示为徐变引起的节点荷载增量；{ΔPn}O表示为自生体积变形引起的节点荷载增量；{ΔPn}S表示为干缩变形起的节点荷载增量；{Δεn}表示为应变增量；[B]表示为几何矩阵；{Δδn}表示为位移增量；{Δσn}表示为Δtn时段内的应力增量；{Δεn}表示为应变增量；表示为温度应变增量；表示为干缩应变增量；表示为自生体积应变增量；{ηn}表示为徐变应变常量。
9.根据权利要求1所述的数字化的施工现场混凝土预测式防裂方法，其特征在于，步骤(5)中，所述防裂措施包括：表面降温、表面保温、冷却水管内部降温；其中，所述表面降温包括仓面喷雾、铺膜防热辐射设施、人工风冷。
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