CN112033576A - 一种大体积砼温度监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁温度监测技术领域，具体涉及一种大体积砼温度监测方法，包括以下步骤：混凝土浇筑时，在设定位置预埋温度传感器和降温水管；以混凝土的底面中心点为原点建立虚拟坐标系，确定各个温度传感器的坐标，根据温度传感器的坐标建立矩阵模型；根据矩阵模型中各坐标点的位置信息结合各个温度传感器检测的温度，获取需求的水平剖面或垂直剖面的温度信息；判断需求水平剖面或垂直剖面的温度信息是否满足设计要求，若是，则不做处理，若否，则调整降温水管内的水流速度以满足设计需求。能有效解决现有技术中温度监测方法不能够快速准确的获取大体积混凝土内外的温度差，传感器分组复杂和传感器信息变更维护复杂的问题。

Description

一种大体积砼温度监测方法

技术领域

本发明涉及桥梁温度监测技术领域，具体涉及一种大体积砼温度监测方法。

背景技术

对于整体浇筑的大体积砼结构，在水泥在水化固结过程中，会产生大量的水化热；另一方面，砼是一种不良的导温材料，对于大体积砼而言，内部热量不易散发，会形成较高的水化热温升，可达40℃以上。在降温过程中，由于非均匀降温而受到自身约束和外部约束。大体积砼的温度应力往往会超过砼相应龄期的抗拉强度而导致结构产生温度裂缝。

所以，为确保大体积砼结构施工质量，以避免、防止大体积砼产生危害性的温度裂缝，或最大程度降低其产生的几率，必须根据工程的实际情况，对大体积砼的温度场进行准确地监测与分析。大体积砼即为大体积混凝土。

但现有的温度监测方法不能够快速准确的获取大体积混凝土水平剖面或垂直剖面的温度信息，传感器分组复杂、信息变更时维护也极为复杂。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种大体积砼温度监测方法，能有效解决现有技术中温度监测方法不能够快速并准确的获取大体积混凝土水平剖面或垂直剖面的温度信息，另外传感器信分组复杂和信息变更时维护复杂的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种大体积砼温度监测方法，包括以下步骤：

混凝土浇筑时，在设定位置预埋温度传感器和降温水管；

以混凝土的底面中心点为原点建立虚拟坐标系，确定各个温度传感器的坐标，根据各个温度传感器的坐标建立矩阵模型；

根据矩阵模型中各坐标点的位置信息结合各个温度传感器检测的温度，获取需求的水平剖面或垂直剖面的温度信息；

判断需求水平剖面或垂直剖面的温度信息是否满足设计要求，若是，则不做处理，若否，则调整降温水管内的水流速度以满足设计需求。

在上述方案的基础上，在设定位置预埋温度传感器，具体包括：

在大体积砼的中心轴线上的每一降温层均布置中心温度传感器；

在与每一降温层的中心温度传感器同一平面的相互垂直的方向均匀间隔布设温度传感器，并且使每一降温层的温度传感器位置对应。

在上述方案的基础上，在相互垂直的方向均匀间隔布设温度传感器时，可根据监控精度需求间隔设定降温层的同一位置不布置温度传感器。

在上述方案的基础上，根据矩阵模型中各坐标点的位置信息基于寻点算法获取需求水平剖面或垂直剖面的温度信息。

在上述方案的基础上，以右手螺旋法则为原则，构建虚拟坐标系，根据温度传感器的物理坐标信息确定虚拟坐标系中的坐标信息。

在上述方案的基础上，所述水平层剖面包括降温水管管路层剖面。

在上述方案的基础上，所述温度信息包括轴向温差，其设计要求为轴向温差小于20摄氏度。

在上述方案的基础上，所述温度信息还包括内部最高温度和表面温度。

在上述方案的基础上，所述内部最高温度不大于65摄氏度，所述表面温度与大气温度的差值小于20摄氏度。

在上述方案的基础上，在判断需求水平剖面或垂直剖面的温度信息是否满足设计要求的同时，还需判断砼内部降温速率、冷却水进出口温差是否满足设计要求，若不满足，则调整降温水管内的水流速度，若满足，则不作调整。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在使用该大体积砼温度监测方法时，首先在设定位置预埋温度传感器和降温水管，再确定各个温度传感器的坐标，根据各个温度传感器的坐标建立矩阵模型；然后根据矩阵模型中各坐标点的位置信息结合各个温度传感器检测的温度，可快速的获取需求的水平剖面或垂直剖面的温度信息，以调整降温水管内的水流速度，使温度信息满足设计需求。这样的设计可以快速地通过矩阵模型找出与当前传感器点相关联的轴向传感器点，准确地计算出当前位置的轴向层温差，动态展示。当传感器信息发生变化，只需要简单修改矩阵模型参数重新加载即可，例如传感器的层数发生变化时，只需要改变矩阵模型的维度就可以实现继续使用该方法。传感器可快速分组，不需要再在数据库中维护复杂的分组信息；因此，可使温控指标计算更加科学、严谨、全面。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例中一种大体积砼温度监测方法的流程图；

图2为本发明实施例中大体积砼的竖向剖视图；

图3为本发明实施例中大体积砼的第二和四降温层的示意图；

图4为本发明实施例中大体积砼的第一、三、五和六降温层的示意图；

图5为本发明实施例中大体积砼内温度传感器建立传感器的示意图。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

图1为本发明实施例中一种大体积砼温度监测方法的流程图，如图1所示，本发明提供一种大体积砼温度监测方法，包括以下步骤：

S1：混凝土浇筑时，在设定位置预埋温度传感器和降温水管；

S2：以混凝土的底面中心点为原点建立虚拟坐标系，确定各个温度传感器的坐标，根据温度传感器的坐标建立矩阵模型；

S3：根据矩阵模型中各坐标点的位置信息结合各个温度传感器检测的温度，获取需求的水平剖面或垂直剖面的温度信息；

S4：判断需求水平剖面或垂直剖面的温度信息是否满足设计要求，若是，则不做处理，若否，则调整降温水管内的水流速度以满足设计需求。

在使用该大体积砼温度监测方法时，首先在设定位置预埋温度传感器和降温水管，再确定各个温度传感器的坐标，根据温度传感器的坐标建立矩阵模型；然后根据矩阵模型中各坐标点的位置信息结合各个温度传感器检测的温度，可快速获取需求的水平剖面或垂直剖面的温度信息，以调整降温水管内的水流速度，使温度信息满足设计需求。这样的设计可以快速地找出与当前传感器点相关联的轴向传感器点，准确地计算出当前位置的轴向层温差，动态展示。当传感器信息发生变化，只需要简单修改模型参数重新加载即可，例如传感器的层数发生变化时，只需要改变矩阵模型的维度就可以实现继续使用该方法。传感器可快速分组，不需要再在数据库中维护复杂的分组信息；因此，可使温控指标计算更加科学、严谨、全面。

如图2和图3所示，优选地，在设定位置预埋温度传感器，具体包括：在大体积砼的中心轴线上的每一降温层均布置中心温度传感器；在与每一降温层的中心温度传感器同一平面的相互垂直的方向均匀间隔布设温度传感器，并且使每一降温层的温度传感器位置对应。

在本实施例中，这样的布置方式有利于建立虚拟坐标系，为后续的矩阵模型打好基础。

另外，每一降温层，根据设计需求可均匀间隔设计多根降温水管，其包括可与外界连通的进水口和出水口。

如图4所示，优选地，在相互垂直的方向均匀间隔布设温度传感器时，可根据监控精度需求间隔设定降温层的同一位置不布置温度传感器。

在本实施例中，根据监控精度的需求，间隔一个降温层的同一位置不布置温度传感器，这样可以在保证精度需求的情况加快施工速度。例如图3和图4所示，在第二和四降温层的各个点的传感器均部署，第一、三、五和六层的传感器在最外侧选择不部署。

另外，根据图2、3、4和5所示，建立虚拟坐标系、生成矩阵模型以及获取需求的水平剖面或垂直剖面的温度信息的具体过程如下：

1)如图5所示，优选地，以右手螺旋法则为原则，构建虚拟坐标系，将温度传感器的物理坐标信息转换为虚拟坐标信息，大拇指方向为Z轴方向。

2)将温度传感器的物理坐标信息转换为虚拟坐标信息

假设图5为大体积砼温控水管第一层，传感器点在虚拟坐标系中Z值为0，第二层传感器点在虚拟坐标系中的Z值为1，以此类推；

自内向外，沿轴线方向往外一层，其坐标值加1，以上图的测点为例：

A点的坐标信息为：0，0，0；

B点的坐标信息为：1，0，0；

C点的坐标信息为：2，0，0(C点在第一层中不设温度传感器，此处只是为了演示)；

D点的坐标信息为：0，1，0；

E点的坐标信息为：0，2，0(E点在第一层中不设温度传感器，此处只是为了演示)。

3)根据2)中的虚拟坐标信息，生成矩阵模型。

根据2)中传感器点的坐标信息，生成矩阵模型，传感器的坐标实际上也就是三维矩阵的坐标；根据下标遍历矩阵模型，如果下标能与2)中传感器坐标信息匹配，则矩阵值设置为1否则为0。

实际上就是X轴映射到矩阵行，Y轴映射到矩阵列，Z轴映射到矩阵高阶行。如此，第一、三、五、六层二维矩阵值为：

1，1，0

1，0，0

0，0，0

四层二维矩阵值为：

1，1，1

1，0，0

1，0，0

结构物传感器的三维矩阵(由二维矩阵组成的数组即三维矩阵)建设完成。

优选地，根据矩阵模型中各坐标点的位置信息基于寻点算法获取需求水平剖面或垂直剖面的温度信息。

4)在3)中模型的基础上，我们可以通过寻点算法快速找到输入传感器点的分组信息，包括各轴向、各剖面。假设用户输入D点坐标信息(0，1，0)，那么：

在三维矩阵中找到Y＝1的点，即获取了XOZ剖面的所有传感器信息；

在矩阵中找到X＝0的点，即获取了YOZ剖面的所有传感器信息在矩阵中找到Z＝0的点，即获取了XOY剖面所有的传感器信息；

在矩阵中找到X＝0且Z＝0的点，即获得了Y轴方向所有传感器信息；

在矩阵中找到X＝0且Y＝1的点，即获得了Z轴方向所有传感器信息；

在矩阵中找到Y＝1且Z＝0的点，即获得了X轴方向所有传感器信息；

通过上述逻辑可见，寻点计算逻辑非常简单，算法实现容易且三维矩阵模型很小，加载在内存中计算速度非常快。

优选地，水平层剖面包括降温水管管路层剖面。

优选地，温度信息包括轴向温差，其设计要求为轴向温差小于20摄氏度。这样的设计要求可以避免、防止大体积砼产生危害性的温度裂缝，或最大程度降低其产生的几率。

优选地，温度信息包括内部最高温度和表面温度。

优选地，所述内部最高温度为65摄氏度，所述表面温度与大气温度的差值小于20摄氏度。这样可以更加全面的监测大体积砼的温度状况，以及时去调整。

优选地，在判断需求水平剖面或垂直剖面的温度信息是否满足设计要求的同时，还需判断砼内部降温速率、冷却水进出口温差是否满足设计要求，若不满足，则调整降温水管内的水流速度，若满足，则不作调整。

在本实施例中，增加对砼内部降温速率、冷却水进出口温差的监测，可以更大程度的避免、防止大体积砼产生危害性的温度裂缝，或最大程度降低其产生的几率。

优选地，所述砼内部降温速率的设计要求为砼内部降温速率小于2℃/d。所述冷却水进出口温差的设计要求为冷却水进出口温差小于10摄氏度。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种大体积砼温度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

混凝土浇筑时，在设定位置预埋温度传感器和降温水管；

以混凝土的底面中心点为原点建立虚拟坐标系，确定各个温度传感器的坐标，根据各个温度传感器的坐标建立矩阵模型；

根据矩阵模型中各坐标点的位置信息结合各个温度传感器检测的温度，获取需求的水平剖面或垂直剖面的温度信息；

判断需求水平剖面或垂直剖面的温度信息是否满足设计要求，若是，则不做处理，若否，则调整降温水管内的水流速度以满足设计需求。

2.如权利要求1所述的一种大体积砼温度监测方法，其特征在于，在设定位置预埋温度传感器，具体包括：

在大体积砼的中心轴线上的每一降温层均布置中心温度传感器；

在与每一降温层的中心温度传感器同一平面的相互垂直的方向均匀间隔布设温度传感器，并且使每一降温层的温度传感器位置对应。

3.如权利要求2所述的一种大体积砼温度监测方法，其特征在于，在相互垂直的方向均匀间隔布设温度传感器时，可根据监控精度需求间隔设定降温层的同一位置不布置温度传感器。

4.如权利要求1所述的一种大体积砼温度监测方法，其特征在于：根据矩阵模型中各坐标点的位置信息基于寻点算法获取需求水平剖面或垂直剖面的温度信息。

5.如权利要求1所述的一种大体积砼温度监测方法，其特征在于：以右手螺旋法则为原则，构建虚拟坐标系，根据温度传感器的物理坐标信息确定虚拟坐标系中的坐标信息。

6.如权利要求1所述的一种大体积砼温度监测方法，其特征在于：所述水平层剖面包括降温水管管路层剖面。

7.如权利要求1所述的一种大体积砼温度监测方法，其特征在于：所述温度信息包括轴向温差，其设计要求为轴向温差小于20摄氏度。

8.如权利要求1所述的一种大体积砼温度监测方法，其特征在于：所述温度信息还包括内部最高温度和表面温度。

9.如权利要求8所述的一种大体积砼温度监测方法，其特征在于：所述内部最高温度不大于65摄氏度，所述表面温度与大气温度的差值小于20摄氏度。

10.如权利要求1所述的一种大体积砼温度监测方法，其特征在于：在判断需求水平剖面或垂直剖面的温度信息是否满足设计要求的同时，还需判断砼内部降温速率、冷却水进出口温差是否满足设计要求，若不满足，则调整降温水管内的水流速度，若满足，则不作调整。

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