混凝土坝初期水管冷却方式研究

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发布时间：2021-09-17

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混凝土坝初期水管冷却方式研究
朱伯芳，吴龙坤，张国新，李明
(中国水利水电科学研究院，北京 100038)
摘要：从混凝土坝温度应力控制的全局出发，系统地研究了初期水管冷却方式对温度应力的影响，考虑两种冷却
方式：一种是恒水温冷却，在整个初期冷却期间采用恒定水温；一种是变水温冷却，即初期冷却分为两阶段，分别
采用不同水温。算例计算结果表明，当水管间距为1．5 mx1．5 m时，如间歇时间为5～10 d，以恒水温冷却为优；如
果间歇时间为20 d，则以变水温冷却为好。当水管间距为1．5 mxO．75 m时，则变水温冷却为宜。
关键词：混凝土坝；初期水管冷却；冷却方式；温度应力
Research on the Initial Pipe Cooling Method of Concrete Dam
Zhu Bofang，W u Longshen，Zhang Guoxin，Li Yue
(China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038)
Abstract：The influences of two initial pipe cooling methods on the thermal stress of concrete dam are studied herein．The
first method uses constant temperature cooling water in the initial cooling period．The second method uses two diferent tem—
perature cooling water in the first and second stage of the initial cooling period respectively．The example calculation shows
that：for water pipes with spacing of 1．5 m × 1．5 m，the first method is better if the interm ittent time is 5-10 d and the sec—
ond method is better if the interm ittent time is 20 d；for water pipes with spacing of 1．5 m x 0．75 m，the second me~od is
better．
Key W ords：concrete dam；initial pipe cooling；cooling method；therm al stress
中图分类号：TV642 文献标识码：A 文章编号：0559—9342(2010)03—0031—05
冷却水管于1933年在美国胡佛坝施工中成功
应用后成为混凝土坝温度控制的重要手段早期只
进行后期冷却，即在接缝灌浆前．通过水管冷却。
把坝体混凝土从最高温度降低至坝体稳定温度：后
来又增加了初期冷却．即在浇筑新混凝土时开始进
行水管冷却．以便降低混凝土的最高温度．冷却时
间为14～20 d：到20世纪70年代．又增加了中期冷
却。
过去在混凝土坝温控设计中．一般只计算水管
冷却引起的温度变化，不计算应力：以前浇筑块的
尺寸较小．实际工程中很少出现问题．现在工程中
的混凝土浇筑块尺寸很大．粗放的水管冷却有时在
冷却过程中就会引起裂缝．因此对水管冷却的方式
及水管冷却产生的应力场进行较细微的分析非常
必要。在文献『l，2】中，笔者对中、后期水管冷
却方式进行了研究．本文将对初期冷却水管方式
进行研究
如图1所示，设在t=O时浇筑混凝土．从t=0
到t=t 进行初期水管冷却，考虑两种水管冷却方式：
① 恒水温冷却，即从t=O到t=t。，水管进口水温始终
为Tw=Two ；② 变水温冷却，冷却时间分为0≤ ≤￡。。，
Tw=r，加l和tol≤ ≤％， = 两个阶段。
如图1所示．初期水管冷却方式．在初期冷却
阶段0≤t≤ 内，对温度与应力的影响可归纳如下：
(1)如第一阶段冷却时间t 大于混凝土最高温
度出现时间，即在混凝土最高温度出现后改变水温．