一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统及方法技术方案

本发明专利技术专利涉及一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统及方法，包括半绝热温升模型系统、监测系统和数据信息拟合反演系统，所述半绝热温升模型系统和监测系统用于对混凝土进行保温和温度采集，所述数据信息拟合反演系统用于对采集到的数据进行拟合反演，通过半绝热温升模型系统对模型的模拟，解决了需要对整个碾压混凝土坝内部温度进行测量的技术问题，具有简化测量过程、提高测量效率的技术效果，通过数据信息拟合反演系统对测量数据的分析，解决了反演准确率低的技术问题，具有提高反演推算准确度的技术效果。高反演推算准确度的技术效果。高反演推算准确度的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统及方法


[0001]本专利技术涉及半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演领域，具体是一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统及方法。

技术介绍

[0002]碾压混凝土坝相较于常态混凝土坝施工速度快、投资省、安全可靠、适应性强且更加绿色环保，并且在掺合料选择、层间结合、防渗体系、施工工艺质量检测等技术问题上取得长足发展，已成为一种广泛采用的坝型。但碾压混凝土属于干硬性混凝土，其温降过程缓慢、后期发热量大，内外温差较大容易引起表面裂缝，因此研究碾压混凝土温度场的分布特征对其级配优化和温控措施选择具有重要意义，具有较好的工程应用价值。传统的碾压混凝土温度场研究存在以下技术问题：
[0003]1.直接测量碾压混凝土坝体，其体积大，对温度场采用工程原位实时监测成本高昂、并给施工造成不便。
[0004]2.采用模型测量，其几何比尺较大，对试验结果的准确性造成影响。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统及方法，这种系统通过对局部模型的测量数据推断出整个碾压混凝土坝的温升情况。
[0006]一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统，包括半绝热温升模型系统、监测系统和数据信息拟合反演系统，所述半绝热温升模型系统和监测系统用于对混凝土进行保温和温度采集，所述数据信息拟合反演系统用于对采集到的数据进行分析。
[0007]优选地，所述半绝热温升模型系统包括外壳、内壳和保温层，所述外壳和内壳均为正方体，所述内壳位于所述外壳内部，所述内壳和所述外壳的顶盖均可拆卸，所述顶盖设置用于浇筑的贯穿管道，所述外壳和所述内壳之间设置保温层。
[0008]优选地，所述监测系统包括设置在内壳中的温度传感器，所述温度传感器采用多点部署测温或单点部署测温。
[0009]优选地，所述数据信息拟合反演系统包括数据采集器、计算机、显示器，所述数据采集器与所述温度传感器和计算机连接，所述计算机与所述显示器连接。
[0010]优选地，其特征在于包括以下步骤：
[0011]步骤1：利用所述半绝热温升模型系统进行碾压混凝土温升模型试验，通过温升试验结果对边界条件进行推算；
[0012]步骤2：根据所述推算边界条件，结合浇筑空间中心处温度监测数据，通过所述数据信息拟合反演系统对碾压混凝土绝热温升进行反演；
[0013]步骤3：根据所述半绝热条件下碾压混凝土温升反演结果，利用计算机采用双指数型函数公式进行拟合，通过显示器输出拟合结果。
[0014]优选地，所述步骤1具体实现方法包括以下步骤：
[0015]步骤11：打开所述外壳和内壳的所述顶盖，将所述温度传感器通过竹棒固定在需要测量的位置上，将所述温度传感器与所述数据采集器进行连接；
[0016]步骤12：按照级配设计要求配制碾压混凝土，将配制好的混凝土拌合物通过所述贯穿管道浇筑入内壳中；
[0017]步骤13：对所述外壳、所述内壳和保温层之间的接缝处进行密封处理；
[0018]步骤14：通过所述温度传感器对混凝土温升过程中的温度参数进行测量，并通过所述数据采集器传输至所述计算机中；
[0019]步骤15：根据所述测量数据，对边界条件进行推算，得到表面散热系数和温度边界类型，表面散热系数的计算公式为：式中：Q为表面散热量，kJ/h；β为表面散热系数，kJ/(m2·
d
·
℃)；为表面温度平均值，℃；T
a
为给定边界的气温，℃；a为表面积，m2。
[0020]优选地，所述步骤2具体实现方法包括以下步骤：
[0021]步骤21：由热传导理论，碾压混凝土三维非稳定温度场T(x,y,z,t)在区域R内应满足方程：
[0022](2)通过所述表面散热系数和所述边界条件，根据变分原理，在泛函公式中加入修正系数α得到公式：
[0023]式中：c为比热容，J/(kg
·
℃)；ρ为密度，kg/m3；λ为导热系数，W/(m
·
h)；β为表面散热系数，kJ/(m2
·
d
·
℃)；θ为混凝土的绝热温升，℃；t为混凝土的浇筑时间，h；T
a
为给定边界的气温，℃；碾压混凝土模型短边尺寸＜800mm，修正系数α取0.05；碾压混凝土模型短边尺寸800mm≤δ＜1200mm，修正系数α取0.08；碾压混凝土模型短边尺寸≥1200mm，修正系数α取0.1，x为温度场传感器所在位置的三维坐标中在平面上的横坐标；y为温度场传感器所在位置的三维坐标中在平面上的纵坐标；z为温度场传感器所在位置的三维坐标中的高程坐标；
[0024]步骤22：泛函f(T)的极小值问题用数值解析法求解，将求解区域R划分为有限个互不重叠的单元，每个单元内任一点的温度与温度变化率用形函数[F]插值表示：T
e
(x,y,z,t)＝[F]{T}
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0025][0026]泛函f(T)的极小值条件可表示为：由此推导出方程：
其中，H
ij
、Q
ij
、P
ij
由形函数[F]插值计算
[0027][0028][0029][0030]步骤23：通过模型试验混凝土入仓温度(t＝0)、所述浇筑空间中心温度和所述温度边界条件，通过计算机解方程组，可得到不同位置处碾压混凝土在时刻t的温度分布；
[0031]优选地，所述步骤3具体实现方法包括以下步骤：
[0032]步骤31：采用双指数型函数公式对混凝土温升反演结果进行拟合，所述公式为：
[0033]式中：θ为混凝土的绝热温升，℃；t为混凝土的浇筑时间，h；m1、m2为混凝土的水化热散热系数，常数无单位，主要影响混凝土温升的速率，即温升曲线的斜率，m1、m2分别对温升曲线的前期斜率和后期斜率有决定性的影响；s为系数，与混凝土材料相关。
[0034]步骤32：通过所述显示器输出半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演的结果。
[0035]综上所述，本专利技术存在以下有益效果：
[0036]1.通过半绝热温升模型系统的模拟，解决了需要对整个碾压混凝土坝内部温度进行测量的技术问题，具有简化测量过程、提高测量效率的技术效果。
[0037]2.通过数据信息拟合反演系统对测量数据的分析，解决了反演准确率低的技术问题，具有提高反演推算准确度的技术效果。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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。
[0039]图1为本专利技术一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统，其特征在于，包括半绝热温升模型系统、监测系统和数据信息拟合反演系统，所述半绝热温升模型系统和监测系统用于对混凝土进行保温和温度采集，所述数据信息拟合反演系统用于对采集到的数据进行分析。2.根据权利要求1所述的一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统，其特征在于，所述半绝热温升模型系统包括外壳、内壳和保温层，所述外壳和内壳均为正方体，所述内壳位于所述外壳内部，所述内壳和所述外壳的顶盖均可拆卸，所述顶盖设置用于浇筑的贯穿管道，所述保温层设置在所述外壳和所述内壳之间。3.根据权利要求2所述的一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统，其特征在于，所述监测系统包括设置在内壳中的温度传感器，所述温度传感器采用多点部署测温或单点部署测温。4.根据权利要求3所述的一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统，其特征在于，所述数据信息拟合反演系统包括数据采集器、计算机、显示器，所述数据采集器与所述温度传感器和计算机连接，所述计算机与所述显示器连接。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：利用所述半绝热温升模型系统进行碾压混凝土温升模型试验，通过温升试验结果对边界条件进行推算；步骤2：根据所述推算边界条件，结合浇筑空间中心处温度监测数据，通过所述数据信息拟合反演系统对碾压混凝土绝热温升进行反演；步骤3：根据所述半绝热条件下碾压混凝土温升反演结果，利用计算机采用双指数型函数公式进行拟合，通过显示器输出拟合结果。6.根据权利要求5所述的一种半绝热条件下碾压混凝土温升拟合反演系统的方法，其特征在于，所述步骤1具体实现方法包括以下步骤：步骤11：打开所述外壳和内壳的所述顶盖，将所述温度传感器通过竹棒固定在需要测量的位置上，将所述温度传感器与所述数据采集器进行连接；步骤12：按照级配设计要求配制碾压混凝土，将配制好的混凝土拌合物通过所述贯穿管道浇筑入内壳中；步骤13：对所述外壳、所述内壳和保温层之间的接缝处进行密封处理；步骤14：通过所述温度传感器对混凝土温升过程中的温度参数进行测量，并通过所述数据采集器传输至所述计算机中；步骤15：根据所述测量数据，对边界条件进行推算，得到表面散热系数和温度边界类型，表面散热系数的计算公式为：式中：Q为表面散热量，kJ/h；β为表面散热系数，kJ/(m2·
d
·
℃)；为表面温度平均值，℃；T
a
为给定边界的气温，℃；a为表面积，m2。7.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：万岳，吴向东，牛世伟，陈学理，陈艳国，邢建建，巩立亮，方旭东，叶亚芳，冯宇剑，郭东方，杜琳，付澎，林涵，
申请(专利权)人：江河工程检验检测有限公司，
类型：发明
国别省市：