[发明专利]混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法

说明书

本发明提供了一种混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法。该方法实时监测坝块周围气候条件、坝块表面温度、坝块内部温度，采用直接求解的方法计算坝体内部温度变化参数，结合坝体体型参数和材料热学和力学参数，在有限元计算方法的基础上，采用插值迭代的方法反演分析确定坝块表面放热系数，更好地进行温控防裂，本发明具有较高的精度和计算效率。

技术领域

本发明涉及一种混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法，属于水利水电工程技术领域。

背景技术

温度裂缝是混凝土坝块常见裂缝，常见的温控防裂措施有：降低浇筑温度、通水冷却和表面保温，其中表面保温措施是防止施工期坝块表面出现裂缝的最有效措施。为更好地对混凝土坝块采取温控防裂，需要知道坝块表面放热系数，实时掌控坝块表面温度变化的趋势。

混凝土坝块表面放热系数可以通过试验的方法获取，也可以通过现场反演分析的方式获取。常规的现场反演分析方法，需要根据混凝土坝块表面温度数据同时反演其绝热温升、通水冷却相关的参数、等效放热系数等多个参数，才能得到正确的表面放热系数，多个参数的反演往往收敛于局部最优解而非全局最优解；且反演过程较为复杂，往往需要专业背景较强的人员才可较好的进行。室内模拟混凝土坝块测量混凝土坝块表面放热系数虽然具备较高的精度，但需要专门的仪器设备才可进行，且不能实时跟踪坝块多变的环境对坝块表面温度的影响。

在现场施工中，由于不同工程的施工环境、温控防裂措施不同，混凝土临时面(即混凝土坝块表面)保温材料的湿度、材料和厚度不同，所面临的气候条件(如风速等)不同，因此混凝土坝块表面放热系数也差异较大，需要实时的反演分析，以便更好地对坝块表面进行温控防裂。如何实时、快速的反演混凝土坝块表面放热系数十分关键。

发明内容

鉴于上述原因，本发明提供了一种混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法。该方法实时监测坝块周围气候条件、坝块表面温度、坝块内部温度，采用直接求解的方法计算坝体内部温度变化参数，结合坝体体型参数和材料热学和力学参数，在有限元计算方法的基础上，采用插值迭代的方法反演分析确定坝块表面放热系数，更好地进行温控防裂，本发明具有较高的精度和计算效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法，它包括如下步骤：

S1：在混凝土坝块内及四周预设有若干个传感器，现场自动采集坝块内部和表面温度数据、周围环境温度数据、太阳辐射数据，通过GPRS传输至服务器；

S2：根据坝块信息，将坝块剖分成网格；

S3：计算混凝土坝块内部温度变化参数；

S4：测量坝块表面温度；取坝块表面放热系数的上限值为1200kJ/(m².d.℃)，以坝块表面放热系数的上限值为参数通过有限元计算得到坝块表面温度的计算值；对比坝块表面温度的实测值和坝块表面温度的计算值，如果坝块表面温度的实测值和计算值的误差小于0.2℃，则坝块表面放热系数的上限值即为坝块表面放热系数并结束计算，执行步骤S7；

S5：如坝块表面温度的实测值和计算值的误差超过0.2℃，则取干燥情况下保温材料的导热系数和保温材料厚度的比值作为坝块表面放热系数的下限值，以坝块表面放热系数的下限值为参数通过有限元计算得到坝块表面温度的计算值；对比坝块表面温度的实测值和计算值，如果坝块表面温度的实测值和计算值的误差小于0.2℃，则坝块表面放热系数的下限值即为坝块表面放热系数并结束计算，执行步骤S7；

S6：如果坝块表面温度的实测值和计算值的误差超过0.2℃，则以坝块表面放热系数的上限值和下限值为区间，采用插值迭代的方法反复计算至坝块表面温度的实测值和计算值的误差小于0.2℃为止，得到坝块表面放热系数；

S7：跳转步骤S1，执行下一个时间点的坝块表面放热系数反演分析。