库水溫、多年年均环境 气溫、光照条件，并结合施工期保留的冷却水管布置情况，采用不同的大巧通水溫度和通水 流量组合，采用有限元仿真分析方法，计算求得大巧溫度场。大巧溫度场也可采用其他分析 方法求得。
[0073] 将求得的大巧溫度场与步骤3中得到的允许溫度值进行比较，根据不同时间不同 部位需要控制达到的溫度值和上游库水溫度分布情况，确定合适的通水溫度和通水流量。
[0074] 在本实施例中，步骤4)中，施工期保留的冷却水管布置情况包括：上游冷却水管 与中、下游冷却水管分开布置，便于运行期通水冷却减小溫度荷载。
[00巧]在本实施例中，步骤6)，采用自动控制装置，进行智能通水控制巧体溫度，根据确 定的取水高程范围进行通水包括：当取水部位高于冷却水管布置高程时进行自流通水，当 取水部位低于冷却水管布置高程时进行抽水通水，从而实现减小溫度荷载的目的。 阳076] 在本实施例中，步骤6)具体包括：
[0077] 大巧取水口确定后，在冷却水管进水口部位全部安装自动控制装置，根据大巧内 部实际监测溫度值，通过安装于冷却水管上的控制装置控制进水流量（流量调节）；
[0078] 夏季控溫区域溫度偏高时，通较低溫度的库水进行冷却；
[0079] 冬季控溫区域溫度偏低时，通较高溫度的库水进行升溫；
[0080] 春季和秋季溫度处于允许溫度范围内时，停止通水。
[0081] 通过W上步骤1)至步骤6)，本发明采用控制大巧运行期年平均溫度的方式减小 溫度荷载，进而减小溫度应力，并配合封拱溫度控制和表面溫度控制，来改善大巧工作性态 方式，防止巧体的溫度裂缝，从而提高了结构安全性。
[0082] 下面W-拱巧为例，对本发明进行实例说明： 阳〇8引实例：拱巧
[0084] 步骤1，根据巧体的设计体型、封拱溫度、基岩溫度、水库水位和水库水溫、多年年 均环境气溫、光照条件等，计算得到巧体一年12个月的平均溫度荷载，该平均溫度荷载W 每月15日溫度荷载代表。 阳0化]拱巧体型如图2、3所示，巧高294. 5m，最大底宽73. 12m。图标号为：1、拱巧中屯、 线；2、巧轴线；3、巧体上游轮廓线；4、巧体上游基岩开挖线；5、推力墳，6、拱冠梁中屯、线，7、 诱导缝。
[0086] 库水溫度如图4所示，正常水位为1240m。
[0087] 多年平均溫度如图5所示。
[008引计算得到的一年前6个月的平均溫度荷载如图6所示，后6个月与前6个月相同， 其中7月对应6月，8月对应5月，9月对应4月，10月对应3月，11月对应2月，12月对应 1月，相对应的各月溫度场相同，下面各步骤中均只考虑1~6月份做为代表。
[0089] 步骤2,根据大巧实际情况，确定允许溫度荷载，运里采用2月底3月初的溫度荷 载做为允许溫降荷载，采用4月底5月初的溫度荷载做为允许溫升荷载，则允许溫升荷载如 图7所示。对比实际溫度荷载和允许溫度荷载情况，得到冬季1月份和夏季6月份需要消 减的溫度荷载，如图8所示。2月初和5月底的也需要进行消减，其余月份在允许溫度荷载 范围内，不需要进行消减控制。
[0090] 步骤3,根据步骤2,采用溫度场有限元分析方法，确定拱巧不同时间各部位的溫 度场，运里1月份、6月份溫度值与步骤1中给出的溫度场不同，2月初和5月底的也有不同， 其余月份相同。
[0091] 步骤4,根据不同时间不同部位需要控制达到的溫度值和上游库水溫度分布情况， 并结合施工期保留的冷却水管布置情况，确定大巧通水溫度和通水流量。具体地，根据巧体 的设计体型、封拱溫度、基岩溫度、水库水位和水库水溫、多年年均环境气溫、光照条件等， 并结合施工期保留的冷却水管布置情况，采用不同的大巧通水溫度和通水流量组合，采用 有限元仿真分析方法，计算得到大巧溫度场。将该溫度场与允许溫度值进行比较，根据不同 时间不同部位需要控制达到的溫度值和上游库水溫度分布情况，最后选择确定合适的通水 溫度和通水流量。
[0092]施工期冷却水管必须部分保留，尤其是大巧中下游部位的冷却水管。且在施工期 布置冷却水管时，应采用上游冷却水管与中下游冷却水管分开的方式进行布置，便于运行 期通水冷却减小溫度荷载。某个巧段某高程平面冷却水管布置示意图如图9所示，图中标 号81为上游冷却水管进出水口，标号82为中下游冷却水管进出水口。
[0093] 步骤5,确定不同高程冷却水管的取水高程，1月份取水高程在960m高程，水溫在 18°C，6月份取水高程在IlOOm高程，水溫在12°C ;
[0094] 步骤6,在冷却水管进水口部位全部安装自动控制装置，根据大巧内部实际监测溫 度值，控制进水流量。夏季控溫区域溫度偏高时，通较低溫度的库水进行冷却；冬季控溫区 域溫度偏低时，通较高溫度的库水进行升溫。春季和秋季溫度处于允许溫度范围内时，停止 通水。 阳〇巧]综上所述，本发明采用控制大巧运行期年平均溫度的方式减小溫度荷载，进而减 小溫度应力，并配合封拱溫度控制和表面溫度控制，来改善大巧工作性态方式，防止巧体的 溫度裂缝，从而提高了结构安全性。
[0096] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说 明，它们并非用W限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式 或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
[0097] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够W其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。
【主权项】
1. 一种混凝土拱坝温度荷载智能调节方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，根据坝体的设计体型、封拱温度、基岩温度、水库水位和水库水温、多年年均环 境气温、光照条件，计算得到坝体年内各月的平均温度荷载；其中，所述平均温度荷载以每 月15日温度荷载代表； 步骤2,根据大坝实际情况，确定允许温度荷载，包括允许温降荷载和允许温升荷载，将 步骤1中各月平均温度荷载与允许温度荷载进行比较，得到不同时间不同部位需要消减的 温度荷载增量； 步骤3,根据允许温度荷载及需要消减的温度荷载增量，反算得到大坝每年不同时间不 同部位允许温度值； 步骤4,根据不同时间不同部位需要控制达到的温度值和上游库水温度分布情况，并结 合施工期保留的冷却水管布置情况，确定大坝通水温度和通水流量； 步骤5,根据通水温度和上游库水温度分布情况，确定取水高程范围； 步骤6,根据确定的取水高程范围进行通水，并通过控制进水水管流量，进行坝体温度 控制。2. 根据权利要求1所述的混凝土拱坝温度荷载智能调节方法，其特征在于，所述步骤1 中，年内各月平均温度荷载，采用有限元方法计算并等效得到，所采用的等效公式为：其中，Tn0 Td分别为温度荷载的平均温度和等效线性温差，L为坝体厚度，X为该点距厚 度中心的距离，T为该点计算温度值。3. 根据权利要求1所述的混凝土拱坝温度荷载智能调节方法，其特征在于，所述步骤2 中，需要消减的温度荷载增量为：其中，Δ Tn0 Δ 1为需要消减的温度荷载增量，T " PCT、Td PCT为允许温度荷载。4. 根据权利要求1所述的混凝土拱坝温度荷载智能调节方法，其特征在于，所述步骤3 具体包括： 采用如下公式求得大坝上、下游面允许温度值Tsu ^和T sd PCT:其中，Tni PCT、Td PCT为允许温度荷载； 在求得的大坝上、下游面允许温度值基础上，根据热学传导理论，采用有限元分析，得 到大坝不同时间不同部位允许温度值。5. 根据权利要求1所述的混凝土拱坝温度荷载智能调节方法，其特征在于，所述步骤4 具体包括： 根据坝体的设计体型、封拱温度、基岩温度、水库水位和水库水温、多年年均环境气温、 光照条件，并结合施工期保留的冷却水管布置情况，采用不同的大坝通水温度和通水流量 组合，采用有限元仿真分析方法，计算求得大坝温度场； 将求得的大坝温度场与步骤3中得到的允许温度值进行比较，根据不同时间不同部位 需要控制达到的温度值和上游库水温度分布情况，确定合适的通水温度和通水流量。6. 根据权利要求1所述的混凝土拱坝温度荷载智能调节方法，其特征在于，所述步骤4 中，施工期保留的冷却水管布置情况包括：上游冷却水管与中、下游冷却水管分开布置。7. 根据权利要求1所述的混凝土拱坝温度荷载智能调节方法，其特征在于，步骤6中， 所述根据确定的取水高程范围进行通水包括：当取水部位高于冷却水管布置高程时进行自 流通水，当取水部位低于冷却水管布置高程时进行抽水通水。8. 根据权利要求1所述的混凝土拱坝温度荷载智能调节方法，其特征在于，所述步骤6 具体包括： 根据大坝内部实际监测温度值，通过安装于冷却水管上的控制装置控制进水流量； 夏季控温区域温度偏高时，通较低温度的库水进行冷却； 冬季控温区域温度偏低时，通较高温度的库水进行升温； 春季和秋季温度处于允许温度范围内时，停止通水。
【专利摘要】本发明公开了一种混凝土拱坝温度荷载智能调节方法，其特征在于，包括如下步骤：计算坝体各月平均温度荷载；确定允许温度荷载，得到不同时间和部位需要消减的温度荷载增量；根据允许温度荷载及需要消减的温度荷载增量，反算大坝不同时间和部位允许温度；根据不同时间和部位需要控制达到的温度值和上游库水温度分布情况，兼顾运行期温控需要，优化施工期冷却水管布置并予以保留，确定运行期水管通水温度和流量；确定取水高程范围；根据确定的取水高程范围进行通水，并通过控制水管流量，进行温度控制。本发明通过保留施工期部分冷却水管，在运行期进行智能通水控制坝体温度，减小温度荷载，改善其工作性态，并增加安全储备，提高耐久性。
【IPC分类】E02B7/12, E02B1/00
【公开号】CN105421281
【申请号】CN201510685719
【发明人】张国新, 高安泽, 周秋景, 刘毅
【申请人】中国水利水电科学研究院
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年10月20日