(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211061674.3 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 武昌理工学院 地址 430200 湖北省武汉市武昌江夏大道 16号 (72)发明人 黄娅军　段亚辉　喻鹏　段次祎　 王雷　吴博　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 俞琳娟 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 地下水工掺粉煤灰混凝土板内外温差计算 方法 (57)摘要 本发明提供地下水工掺粉煤灰混凝土板内 外温差计算方法， 包括： 步骤1.分析获取资料； 步 骤2.计算地下水工掺粉煤灰混凝土板内外温差 △Tnw＝1.55tm+13.03α+7.14H+0.46C+0.96T0+ 0.38Tg‑0.56Ta+0.02H×C‑0.10H×T0‑0.01H× Tg‑0.02T0×Tg‑24.18， 式中： tm为模板拆除时间； α为粉煤灰掺量； H为混凝土板厚度； C为强度等 级； T0为混凝土浇筑温度； Tg为通水龄期水温度 效应值； Tw为通水温度； Ta为混凝土板浇筑期地 下水工洞室内气温值； 步骤3.确定地下水工掺粉 煤灰混凝土衬砌内外温差容许值； 步骤4.分析确 定冬季封闭洞口保温措施。 权利要求书1页 说明书11页 附图6页 CN 115455531 A 2022.12.09 CN 115455531 A 1.地下水工掺粉煤灰混凝 土板内外温差计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1.分析获取地下 水工掺粉煤灰混凝 土衬砌温度裂缝控制有关 资料； 步骤2.根据步骤1 获取的资料计算 地下水工掺粉煤灰混凝 土板内外温差 △Tnw： △Tnw＝1.55tm+13.03α +7.14H+0.46C+0.96T0+0.38Tg‑0.56Ta+0.02H×C‑0.10H×T0‑ 0.01H×Tg‑0.02T0×Tg‑24.18       (公式1) 式中： tm为模板拆除时间； α 为粉煤 灰掺量； H为混凝土板厚度； C为掺粉煤 灰混凝土板90d 设计龄期强度等级； T0为混凝土浇筑温度； Tg为通水龄期水温度效应值； Ta为混凝土板浇筑 期地下水工洞室内气温值； 步骤3.确定地下 水工掺粉煤灰混凝 土衬砌内外温差容许值 【 △Tnw】 ； 步骤4.根据 △Tnw和 【△Tnw】 分析确定冬季封闭洞口保温措施。 2.根据权利要求1所述的地下 水工掺粉煤灰混凝 土板内外温差计算方法， 其特 征在于： 其中， 如果步骤1获取的资料中提出了设计容许内外温差， 则步骤3中取 【 △Tnw】 为设计 容许内外温差； 如果没有设计容许内外温差， 而水利水电工程有关规范也没有规定容许内 外温差， 则取 【 △Tnw】 ＝25℃； 对于特别重要的工程， 和厚度小于平面尺寸20％的混凝土板， 取容许内外温差 【 △Tnw】 ＝20～22℃。 3.根据权利要求1所述的地下 水工掺粉煤灰混凝 土板内外温差计算方法， 其特 征在于： 其中， 步骤4包括如下子步骤： 步骤4.1比较分析内外温差 △Tnw是否超过容许值 【 △Tnw】 ； 步骤4.2如果 △Tnw≤ 【△Tnw】 ， 则不需要采取封闭洞口的保温措施； 如果 △Tnw＞ 【△Tnw】 ， 则封闭洞口保温。 4.根据权利要求1所述的地下 水工掺粉煤灰混凝 土板内外温差计算方法， 其特 征在于： 其中， 在步骤4.2中， 如 果 【△Tnw】 ＜△Tnw≤ 【△Tnw】 +2.0℃， 则采取简易的挂帘封闭洞口 保温措施， 允许存在透风漏洞或者间隙； 如果 △Tnw＞ 【△Tnw】 +2.0℃， 则采取严格封闭洞口 保温措施， 基本不允许存在透风间隙。 5.根据权利要求 4所述的地下 水工掺粉煤灰混凝 土板内外温差计算方法， 其特 征在于： 其中， 简易的挂帘封闭洞口保温措施， 是指采用厚度小的土工布、 塑料薄膜以悬挂方式 布满洞口 的封闭洞口方式， 其各 条/块之间结合 不紧密， 存在透风漏洞或者间隙； 严格封闭洞口保温措施， 是指采用厚实的保温被、 棉毡严格固定整体密封洞口的封 闭 洞口方式， 封闭结构形成整体， 不存在透风间隙。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115455531 A 2地下水工掺粉煤灰混凝土板内外温差计算方 法 技术领域 [0001]本发明属于混凝土温度裂缝控制技术领域， 具体涉及地下水工掺粉煤灰混凝土板 内外温差计算方法。 背景技术 [0002]《混凝土坝温度控制设计规范》 (NB/T  35092‑2017)定义， 内外温差是指混凝土内 部最高温度与混凝土表面温度之差。 不同结构和粉煤灰等不同掺合料混凝土绝热温升及其 水化过程差异显著， 会导 致混凝土内外温差的显著差异。 [0003]重力坝、 拱坝等大体积混凝土埋设冷却水管通水冷却， 初期通制冷水或低温河水， 降低混凝土最高温度； 中期可通河水降温， 控制内外温差。 《混凝土坝温度控制设计规范 (NB/T 35092‑2017)》 8.1.5条规定 “应根据当地气候条件， 进行表层混凝土应力分析和表面 保温设计， 提出混凝土内外容许温差 ”。 混凝土坝等大体积混凝土应力分析和表面保温设 计， 由于施工过程、 结构和温度边界条件复杂， 而且温度演变过程也十分复杂， 属于不稳定 温度场问题。 因此在6.4.2条明确 “不稳定温度场可采用有限元法或差分法计算， 可按本规 范附录C的方法计算 ”。 附录C的方法， 也是基于热传导方程， 通过对边界条件等简化和借助 经验参数， 运用差分法计算。 所以， 各计算方法均非常复杂， 而且需要开展混凝土性能等试 验研究提供参数。 [0004]衬砌是地下水工广 泛采用的一种结构(图1)， 地下水工(水工隧洞、 地下厂房等)有 关规范条文中没有关于衬砌混凝土内外温差控制的规定。 对于洞口段(或者是封闭保温门 至洞口段)， 一般按照大坝等大体积混凝土进行表面保温设计计算。 而对于地下洞室内衬砌 混凝土， 由于洞室内气温相对自然环 境变幅小些， 通常不会采 取表面覆盖或者包裹保温， 所 以至今也没有过有关洞室内衬砌混凝土内外温差控制或者设计计算的研究。 但与大体积混 凝土一样， 内外温差仍然是产生温度裂缝(特别是早期表面裂缝)的重要因素， 而且衬砌厚 度小， 内外温差产生表面几何温度梯度特别大， 是早期表面裂缝产生的主要原因。 采取通水 冷却或者 其它措施， 既要降低内部最高温度， 也要减小内外温差 。 [0005]因此， 对地下水工掺粉煤灰混凝土衬砌混凝土， 迫切需要进行内外温差控制研究， 提出简便的、 精度较高的、 快速的内外温差计算方法， 供施工人员现场快速用于内外温差控 制或者冬季封闭洞口保温设计。 发明内容 [0006]本发明目的在于提供地下水工掺粉煤灰混凝土板内外温差计算方法， 以利于更优 化控制地下水工掺粉煤灰混凝土板温度裂缝和快速进行内外温差控制或者冬季封闭洞口 保温设计。 [0007]本发明为了实现上述目的， 采用了以下 方案： [0008]如图2所示， 本发明提供地下水工掺粉煤灰混凝土板内外温差计算方法， 其特征在 于， 包括以下步骤：说　明　书 1/11 页 3 CN 115455531 A 3