冷却管混凝土坝温度计埋设位置优选 

水管冷却是大体积混凝土温度控制的重要措施。由于水管冷却时产生的温度场十分复杂,它实际 上是一把双刃剑，既可有效降低混凝土温度，但若降温速率过快，又会引起混凝土严重开裂。针对这个问题, 提出了“小温差、早冷却、缓慢冷却”的通水冷却原则。目前，该通水冷却原则在高混凝土坝工程中 得到广泛应用。例如，针对溪洛渡特高拱坝，设计单位根据拱坝混凝土温度防裂特点，将水管冷却分为 3 期 ( 1期 、中期和2 期 ）9个阶段，并设计给出了分期冷却温度过程线（简称:设计温控过程线），每个阶段严格 控制目标温度和温度变化速率等,施工单位按设计温控过程线进行通水冷却，获得了良好的温控防裂效果。由于混凝土浇筑仓尺寸较大，一般厚 1 ~3 m ，横河向宽 20 m 左右，顺河向长 20~60 m 不等。实际施工时，每 个混凝土浇筑仓至多埋设12支温度计。在温控实践过程中发现，由于混凝土浇筑仓在通水冷却期间的温 度场十分复杂，而封拱温度一般是指混凝土浇筑仓平均温度，如何对混凝土浇筑仓平均温度进行实时监测是 一个重要问题。

水管冷却有限单元法计算原理

水管冷却效果的模拟是含冷却水管大体积混凝土温度场仿真分析的一个难点。目前，分析混凝土坝水管冷却效果主要有两种计算模型:水管冷却有限元法和水管冷却等效热传导法。水管冷却有限元法是在水 管附近布置密集的有限元网格，以反映水管附近很大的温度梯度,采用迭代法计算水管水温与混凝土进行热 交换而导致沿程水温逐渐增大，从而获得温度场;而水管冷却等效热传导法则把冷却水管看成热汇,在平均 意义上考虑水管冷却的效果，不需要在水管附近布置密集的有限元网格,采用通常的网格即可获得温度场。

冷却水管混凝土模型的建立及仿真计算

将冷水管蛇形布置的混凝土浇筑仓简化为含冷却水管的混凝土棱柱体。设 其 棱 柱 体 长 100 m ，设计了 4 种不同棱柱体截面尺寸，宽X 高分别为 1. 0 m x 1. 0 m ，1. 5 m x 1. 5 m ，1. 0 m x 1. 5 m ，2. 0 m x 1. 5 m ，在 混凝土棱柱体横截面的正中心方向布置了 1 根外径为 0 = 32 m m 的冷却水管，即冷却水管水平间距分别为 1. 0, 1. 5 和 2. 0 m ，垂直间距分别为1. 0 和 1. 5 m 。 假设混凝土棱柱体四面均为绝热边界，混凝土的初始温度取 10 C ，冷却水人口温度为10 C 。采用水管冷却有限元法进行通水冷却期间的温度场仿真计算，通水开始时间为 1 d ，连续通水10 d。

通过对不同截面温度计优选位置计算结果分析可知，1.0 m x 1.5 m 截面温度计优选位置分布近似 为线性分布，其他截面温度计优选位置分布呈抛物线分布。随着截面宽度的缩小，温度计优选位置的分布范 围增大，当截面宽度为1. 0 m 时，温度计的优选位置由抛物线分布变为近似直线分布。