CN115655510A - 一种大体积混凝土结构裂缝预测控制方法、设备及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大体积混凝土结构裂缝预测控制方法、设备及系统，属于混凝土施工技术领域，包括以下步骤：将温度应力有限元计算方法和现场温度监测相结合，用于大体积混凝土结构裂缝预测控制。应用本发明的方法，在施工养护方案制定后，可以实时掌握结构内部的温度和应力变化情况，也能根据实时情况预测未来的温度和应力发展趋势，以做出相应的防裂措施调整，进一步了降低开裂风险。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土施工技术领域，更为具体的，涉及一种大体积混凝土结构裂缝预测控制方法、设备及系统。
背景技术
大体积混凝土由于施工面积大，水泥水化过程产生的大量水化热不容易散发，在其内部积聚，由此造成内部温度不断上升。而混凝土表面由于与空气接触散热较快，从而使内外截面产生温度梯度进而产生裂缝。
现有的施工前关于温度和应力的公式计算方法，无法做到全面考虑混凝土内部温度变化的连续性及其受连续变化的外界气温等因素的影响，也并不能得出大体积混凝土结构中每个节点位置的温度应力分布情况。并且现有的施工养护方案在制定后无法实时掌握结构内部的温度和应力变化情况，也不能根据实时情况预测未来的温度和应力发展趋势，以做出相应的防裂措施调整，进一步降低开裂风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大体积混凝土结构裂缝预测控制方法、设备及系统，在施工养护方案制定后，可以实时掌握结构内部的温度和应力变化情况，也能根据实时情况预测未来的温度和应力发展趋势，以做出相应的防裂措施调整，进一步了降低开裂风险等。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，包括以下步骤：
将温度应力有限元计算方法和现场温度监测相结合，用于大体积混凝土结构裂缝预测控制。
进一步地，所述将温度应力有限元计算方法和现场温度监测相结合，具体包括如下子步骤：
S1，在混凝土浇筑之前，采用大体积混凝土实际施工配合比成型试块，测试热工参数；
S2，浇筑前进行温度应力模拟计算；
S3，在混凝土浇筑过程中，在结构相应部位布置温度和应力传感器，监测温度及应力发展情况；
S4，对比温度及应力的测试值和施工实际值，对热工参数以及结构表面边界条件进行反馈分析和修正；
S5，将参数及边界条件修正结果导入有限元数值分析模型，计算未来设定时间范围的温度及应力预测值；
S6，根据预测的温度和应力发展趋势调整养护过程中的裂缝控制措施，使开裂风险降到最低。
进一步地，步骤S1在实验室环境中执行，且所述热工参数包括抗拉强度、抗压强度、自收缩等以及最大绝热温升、导热系数和比热。
进一步地，在步骤S2中，包括子步骤：
S21，采用实际浇筑结构尺寸，依据非线性有限元计算原理建立有限元数值分析模型，划分网格；
S22，在模型中输入混凝土强度、收缩等材料特性以及热工参数；
S23，对模型施加边界条件及热源荷载，按施工及养护计划定义施工工况，进行温度应力求解；
S24，根据模型计算得到的结构温度及应力调整配合比和相应的施工养护方案。
进一步地，在步骤S3中，所述监测温度及应力发展情况具体为实时监测。
进一步地，在步骤S4中，所述对比温度及应力的测试值和施工实际值具体为对比温度及应力的实验室测试值和施工实际值。
进一步地，在步骤S5中，所述设定时间范围为7～10天。
进一步地，在步骤S6中，所述预测的温度和应力发展趋势为步骤S5中计算得到的未来设定时间范围的温度及应力预测值。
一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器加载并执行如上任一项所述的方法。
一种大体积混凝土结构裂缝预测控制系统，包括如上所述的计算机设备。
本发明的有益效果包括：
(1)本发明将温度应力有限元计算方法和现场温度监测相结合，实现了对大体积混凝土结构裂缝预测控制，较为全面地考虑了混凝土内部温度变化的连续性及其受连续变化的外界气温等因素的影响，能得出大体积混凝土结构中每个节点位置的温度应力分布情况。
(2)应用本发明的方法，在施工养护方案制定后，可以实时掌握结构内部的温度和应力变化情况，也能根据实时情况预测未来的温度和应力发展趋势，以做出相应的防裂措施调整，进一步了降低开裂风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例方法中浇筑前进行温度应力模拟计算的步骤流程图。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
针对背景中存在的技术问题，本发明实施例提出一种将温度应力有限元计算方法和现场温度监测相结合的大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，在具体实施过程中，如图1所示，包含以下步骤：
步骤一，在混凝土浇筑之前，在实验室中采用大体积混凝土实际施工配合比成型试块，测试其抗拉强度、抗压强度、自收缩等以及最大绝热温升、导热系数、比热等热工参数；
步骤二，浇筑前进行温度应力模拟计算，如图2所示，具体步骤如下：
(1)采用实际浇筑结构尺寸，依据非线性有限元计算原理建立有限元数值分析模型，划分网格；
(2)在模型中输入混凝土强度、收缩等材料特性以及热工参数；
(3)对模型施加边界条件及热源荷载，按施工及养护计划定义施工工况，进行温度应力求解；
(4)根据模型计算得到的结构温度及应力调整配合比和相应的施工养护方案；
步骤三，在混凝土浇筑过程中，于结构相应部位布置温度和应力传感器，实时监测温度及应力发展情况；
步骤四，对比温度及应力的实验室测试值和施工实际值，对热工参数以及结构表面边界条件进行反馈分析和修正；
步骤五，将参数及边界条件修正结果导入有限元数值分析模型，计算未来7-10天的温度及应力预测值；
步骤六，最后根据预测的温度和应力发展趋势调整养护过程中的裂缝控制措施，使开裂风险降到最低。
实施例1
一种大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
将温度应力有限元计算方法和现场温度监测相结合，用于大体积混凝土结构裂缝预测控制。
实施例2
在实施例1的基础上，所述将温度应力有限元计算方法和现场温度监测相结合，具体包括如下子步骤：
S1，在混凝土浇筑之前，采用大体积混凝土实际施工配合比成型试块，测试热工参数；
S2，浇筑前进行温度应力模拟计算；
S3，在混凝土浇筑过程中，在结构相应部位布置温度和应力传感器，监测温度及应力发展情况；
S4，对比温度及应力的测试值和施工实际值，对热工参数以及结构表面边界条件进行反馈分析和修正；
S5，将参数及边界条件修正结果导入有限元数值分析模型，计算未来设定时间范围的温度及应力预测值；
S6，根据预测的温度和应力发展趋势调整养护过程中的裂缝控制措施，使开裂风险降到最低。
实施例3
在实施例1的基础上，步骤S1在实验室环境中执行，且所述热工参数包括抗拉强度、抗压强度、自收缩等以及最大绝热温升、导热系数和比热。
在步骤S2中，包括子步骤：
S21，采用实际浇筑结构尺寸，依据非线性有限元计算原理建立有限元数值分析模型，划分网格；
S22，在模型中输入混凝土强度、收缩等材料特性以及热工参数；
S23，对模型施加边界条件及热源荷载，按施工及养护计划定义施工工况，进行温度应力求解；
S24，根据模型计算得到的结构温度及应力调整配合比和相应的施工养护方案。
在本发明的其他可选实施例中，在步骤S3中，所述监测温度及应力发展情况具体为实时监测。
在本发明的其他可选实施例中，在步骤S4中，所述对比温度及应力的测试值和施工实际值具体为对比温度及应力的实验室测试值和施工实际值。
在本发明的其他可选实施例中，在步骤S5中，所述设定时间范围为7～10天。
在本发明的其他可选实施例中，在步骤S6中，所述预测的温度和应力发展趋势为步骤S5中计算得到的未来设定时间范围的温度及应力预测值。
本发明还提供一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器加载并执行如上任一实施例所述的方法。
本发明还提供一种大体积混凝土结构裂缝预测控制系统，包括如上所述的计算机设备。
描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
根据本申请的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的方法。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
将温度应力有限元计算方法和现场温度监测相结合，用于大体积混凝土结构裂缝预测控制。
2.根据权利要求1所述的大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，其特征在于，所述将温度应力有限元计算方法和现场温度监测相结合，具体包括如下子步骤：
S1，在混凝土浇筑之前，采用大体积混凝土实际施工配合比成型试块，测试热工参数；
S2，浇筑前进行温度应力模拟计算；
S3，在混凝土浇筑过程中，在结构相应部位布置温度和应力传感器，监测温度及应力发展情况；
S4，对比温度及应力的测试值和施工实际值，对热工参数以及结构表面边界条件进行反馈分析和修正；
S5，将参数及边界条件修正结果导入有限元数值分析模型，计算未来设定时间范围的温度及应力预测值；
S6，根据预测的温度和应力发展趋势调整养护过程中的裂缝控制措施，使开裂风险降到最低。
3.根据权利要求1所述的大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，其特征在于，步骤S1在实验室环境中执行，且所述热工参数包括抗拉强度、抗压强度、自收缩等以及最大绝热温升、导热系数和比热。
4.根据权利要求1所述的大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，其特征在于，在步骤S2中，包括子步骤：
S21，采用实际浇筑结构尺寸，依据非线性有限元计算原理建立有限元数值分析模型，划分网格；
S22，在模型中输入混凝土强度、收缩等材料特性以及热工参数；
S23，对模型施加边界条件及热源荷载，按施工及养护计划定义施工工况，进行温度应力求解；
S24，根据模型计算得到的结构温度及应力调整配合比和相应的施工养护方案。
5.根据权利要求1所述的大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，其特征在于，在步骤S3中，所述监测温度及应力发展情况具体为实时监测。
6.根据权利要求3所述的大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，其特征在于，在步骤S4中，所述对比温度及应力的测试值和施工实际值具体为对比温度及应力的实验室测试值和施工实际值。
7.根据权利要求1所述的大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，其特征在于，在步骤S5中，所述设定时间范围为7～10天。
8.根据权利要求1所述的大体积混凝土结构裂缝预测控制方法，其特征在于，在步骤S6中，所述预测的温度和应力发展趋势为步骤S5中计算得到的未来设定时间范围的温度及应力预测值。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器加载并执行如权利要求1～8任一项所述的方法。
10.一种大体积混凝土结构裂缝预测控制系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的计算机设备。
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| CN202211170407.XA CN115655510A (zh) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | 一种大体积混凝土结构裂缝预测控制方法、设备及系统 |
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2022
- 2022-09-23 CN CN202211170407.XA patent/CN115655510A/zh active Pending
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