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原文传递混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法

专利名称：	混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法
摘要：	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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国水利水电科学研究院
发明人：	刘毅;杨萍;李海枫;杨宗立;牟荣峰;陈文夫;谭尧升;朱振泱;张国新;杨宁;武聪聪;方志成;刘有志;王振红;张磊
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910353812.7
公开号：	CN110055927A
代理机构：	北京北新智诚知识产权代理有限公司
代理人：	赵郁军
分类号：	E02B1/00(2006.01);E;E02;E02B;E02B1
申请人地址：	100038 北京市海淀区复兴路甲一号
主权项：	1.一种混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法，其特征在于：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。 2.根据权利要求1所述的混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法，其特征在于：所述步骤S3坝块内部温度变化参数的计算方法如下：坝块施工期和运行期间，在坝块内部埋置一系列测点，监测坝块内部的温度情况；坝块温度场有限元计算通常分时间域分步计算，当计算到第n步时，有：如果节点在测点上，那么该节点的测量温度即为测点的温度；如果节点不在测点上，节点b所在的浇筑层如果有m个监测点，监测点的温度为Tcn1、Tcn2……Tcnm，监测点与节点的距离为d1、d2、d3……dm，节点b的测量温度Tbcn用下式拟合：其中：i表示监测点的编号；m为监测点个数；Tcni表示第n步计算第i个监测点对应的温度；di表示监测点到节点的距离；Tbcn为第n步计算节点b的测量温度。用有限元计算坝块温度时，内部温度变化参数由表示，计算时对离散化，则有：其中Tbcn为第n步计算节点b的测量温度，Tbn-1为第n-1步节点b的计算温度。 3.根据权利要求2所述的混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法，其特征在于：所述内部监测点距离坝块表面应在0.5m以上。 4.根据权利要求2或3所述的混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法，其特征在于：所述步骤S6插值迭代方法反演坝块表面放热系数的方法如下：在混凝土坝块表面布置若干测点，坝块表面测点表面温度有限元计算值为Kbij，坝块表面测点表面温度实测值为Kcij，两者的差值为Terr，其中：I表示测点总个数，当进行第n步计算时：其中：Kcij表示测点编号i号节点j时段时的实测温度，Kbij表示测点编号i号节点j时段时的计算温度，Terr表示计算的误差； 1)取表面放热系数最大值βu1计算坝块表面测点表面温度有限元计算值与实测值的误差值Terr，如果误差值Terr小于允许误差(本发明具体实施例中为0.2℃)，则计算结束，βu1即为所需要反演的表面放热系数；如果误差值Terr超过允许误差，则： 2)取表面放热系数最小值βb1计算坝块表面测点表面温度有限元计算值与实测值的误差值Terr，如果误差值Terr小于允许误差，则计算结束，βb1即为所需要反演的表面放热系数；如果误差值Terr超过允许误差，则：第一次迭代计算，k＝1时： 3)取表面放热系数进行计算，如果误差值Terr小于允许误差，则计算结束，β1即为所需要反演的表面放热系数；如果误差值Terr超过允许误差，需要采用迭代的计算方法，即要推导从第k步推导到k+1步的计算方法： 4)第k次迭代计算到第k+1次迭代计算表面放热系数取值关系如下：进行第k次迭代计算时：其中：βuk为第k次迭代计算表面放热系数的上限，βbk为第k次计算表面放热系数的下限，为βk第k次计算时候的表面放热系数；对于k+1次迭代计算时：如计算温度小于测点温度，则减小表面保温系数，即；其中，∑△Tc,b，对于所有满足温度高于气温且低于坝块内部温度的测点，所有时刻实测值和计算值的差值；βuk+1为第k+1次计算表面放热系数的上限，βbk+1为第k+1次计算表面放热系数的下限，为βk第k次计算时候的表面放热系数；如计算温度大于测点温度，应增加表面放热系数，即：进行迭代计算时，第k+1次计算取表面放热系数进行计算，如果对应的误差值Terr小于允许误差，则计算结束，βk+1即为所需要反演的表面放热系数；如果误差值Terr超过允许误差，则重复步骤4)和步骤5)过程进行反复迭代计算，直至误差值Terr小于允许误差止。 5.根据权利要求4所述的混凝土坝块表面放热系数实时反演分析方法，其特征在于：所述允许误差为0.2℃。
所属类别：	发明专利