Page 18 - 2022年第53卷第9期

（３）施工方式带来的散热及约束条件改变，不利于温控。碾压混凝土采用大仓面薄层浇筑连续上
升的施工方式，有利于快速施工，但也带来相邻层间约束增大，施工过程仓面热量回灌增加，顶面散
热效果减弱等温控不利因素。需从骨料预冷、运输及浇筑过程保温、碾压层厚、仓面大小、碾压方
式、施工时机、表面养护、通水冷却等多方面综合控制，以制定最优温控施工方案。
（ ４）温控精细化程度提高，传统人工通水冷却面临诸多局限。不同于中热水泥碾压混凝土全坝均
采用 “三期九阶段” 通水方案，以初期削峰控制为主，低热水泥碾压混凝土依据不同季节、部位制定
精细化分区通水方案，同时更加关注中后期温度回升控制。乌东德二道坝碾压混凝土方量多、坝体上
升迅速、施工环境复杂、通水冷却要求精细，传统人工通水冷却方案难以实现混凝土在线温控，易导
致测控工作量大、调控滞后，作业安全风险高、数据质量差等新挑战问题。通过采用清华大学研制的
智能通水 ２．０系统开展全坝智能温控，可有效保障温控数据采集的及时性与可靠性，实现全坝温度、
流量状态的实时在线监测和适应性精准控温，达到节能、节水、减人绿色施工目标。

３ 低热水泥碾压混凝土的适应性智能通水策略

３．１ 适应性通水换热计算方法 针对乌东德低热水泥碾压混凝土的温控防裂难度和挑战，首先通过理
论分析低热水泥碾压混凝土在施工期的温度场和应力场计算方法，并提出相应的适应性通水策略和准
则。大坝施工期混凝土温度场计算参照文献［ １８］所述等效负热源法，在平均意义上考虑冷却水管的作
用。水管冷却等效热传导方程为：
２
２
２
 Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ φ ψ
＝ ａ ( ＋ ＋ ２) ＋ （Ｔ－ Ｔ） ＋ θ ０ （１）
２
２
τ  ｘ  ｙ  ｚ ０ ｗ τ τ
式中：Ｔ为混凝土温度；τ 为混凝土龄期；ｘ，ｙ，ｚ为空间坐标；ａ为混凝土导温系数；Ｔ为混凝土初
０
为混凝土最终绝热温升值；φ和 ψ分别为无热源水管冷却与绝热
始温度；Ｔ为冷却水管进口水温；θ ０
ｗ
温升相关的函数。
式（ １）右边 ３项分别代表通过柱体边界热流而产生的温度变化，在外表绝热条件下，由水管冷却
和混凝土绝热温升而产生的平均温度变化。采用有限单元法隐式解法计算混凝土不稳定温度场，结合
实际工况下的初始条件和边界条件，可以求出混凝土各龄期的瞬态温度场。
，考虑混凝土徐变，则该应变增量可表示如下：
设 ｎ时段内单元应变增量为 Δε ｎ
＝ ｅ ＋ ｃ ＋ Ｔ （２）
Δε ｎ Δε ｎ Δε ｎ Δε ｎ
ｅ ｃ Ｔ
式中：Δε ｎ 、Δε ｎ 和 Δε ｎ 分别为弹性应变增量、徐变增量和温度应变增量。考虑外荷载、徐变和温度作
关系可表示为：
用，复杂应力状态下的单元应力增量 Δσ ｎ 和应变增量 Δε ｎ
－ － Ｔ ） （３）
Δσ ｎ ＝ Ｄ（ Δε ｎ η ｎ Δε ｎ
ｎ
－ １
τ）Ｑ
Ｅ（ 珔 ｎ
Ｄ ＝ （４）
ｎ
１ ＋ Ｅ（ 珔 ｎ ｎ τ）
τ）Ｃ（ｔ，珔 ｎ
＋ ）?２；Ｅ为混凝土弹性模量；Ｃ为混凝土徐变度；Ｑ为系数矩阵，
式中：Ｄ 为弹性矩阵；珔 ｎ
ｎ
τ＝ （ τ ｎ － １ τ ｎ
ｅ
为与混凝土徐变有关的参数。由此，可求出单元结点力增量 Δ Ｆ为：
η ｎ
ｅ
ｃ
ｅ
ｅ
－
Δ Ｆ ＝ ｋΔδ ｎ Δ Ｐ － Δ Ｐ Ｔ （５）
ｎ ｅ ｎ ｅ
ｅ ｅ ｃ Ｔ
式中：ｋ为单元刚度矩阵；Δδ ｎ 为结点位移增量矩阵；Δ Ｐ 和 Δ Ｐ 分别为徐变和温度引起的单元荷载
ｎ ｅ ｎ ｅ
增量。将结点力和结点荷载使用编码法加以集合，即可得到整体力的平衡方程。采用位移法，可求出
各结点的温度应力。
３．２ 分区适应通水策略 基于乌东德、白鹤滩工程智能通水实践研究 ［１０，１９］ ，乌东德二道坝提出 “小
梯度，慢冷却，精准控制，分区通水” 的适应性通水策略。小梯度即严格控制三向温度梯度，仓内温
差按 ２℃控制，竖向渐变梯度控制、横向同高程同冷的控温策略；慢冷却即采用连续降温目标曲线，
严格控制降温速率；精准控制通过智能通水 ２．０系统，实现最高温度、温度过程的精准控制，确保符
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